ИИ научили предотвращать опасную нестабильность термоядерной плазмы за доли секунды

Исследователи Принстонской лаборатории физики плазмы и Принстонского университета разработали систему искусственного интеллекта PACMAN, способную в реальном времени управлять плазмой в токамаке и предотвращать некоторые виды нестабильности еще до их возникновения. Система уже прошла пять экспериментов на действующем токамаке DIII-D в Сан-Диего.

PACMAN – сокращение от Prediction And Control using MAchiNe learning – объединяет несколько моделей машинного обучения в единый контур управления. Система постоянно получает данные о температуре, плотности и магнитных характеристиках плазмы, оценивает ее состояние и при необходимости меняет параметры нагрева, подачи газа и магнитного поля. Полный цикл обработки занимает около 20 миллисекунд, тогда как человеку для реакции обычно требуются секунды.

В одном из экспериментов модель предсказала так называемый tearing mode – разрывную магнитную неустойчивость, способную ухудшить удержание плазмы и помешать работе реактора, – примерно за 200 миллисекунд до ее появления. Этого времени оказалось достаточно, чтобы изменить параметры плазмы и предотвратить развитие нестабильности. Обычные системы управления, как правило, реагируют уже после ее возникновения.

В других экспериментах PACMAN прогнозировал выбросы энергии с края плазмы, контролировал волны, создаваемые быстрыми частицами, поддерживал заданные плотность и скорость вращения плазмы, а также одновременно управлял всеми шестью гиротронами DIII-D – мощными микроволновыми системами, используемыми для нагрева плазмы.

Разработчики подчеркивают, что искусственный интеллект не получает неограниченный контроль над установкой: аппаратные ограничения безопасности остаются независимыми от моделей, а цели эксперимента задаются людьми. Модульная архитектура PACMAN позволяет быстро добавлять новые алгоритмы и, по мнению авторов, может быть адаптирована для других токамаков.