היישום המוצלח של היתוך גרעיני מבטיח לספק מקור בלתי מוגבל ובר-קיימא של אנרגיה נקייה, אבל נוכל להגשים את החלום המדהים הזה רק אם נשלוט בפיזיקה המורכבת שמתרחשת בתוך הכור.
במהלך עשרות השנים, מדענים עשו צעדים מצטברים לעבר מטרה זו, אך בעיות רבות נותרו בלתי פתורות. אחד המכשולים העיקריים הוא ניהול מוצלח של הפלזמה הלא יציבה והמחוממת בכור - אבל גישה חדשה מראה איך אנחנו יכולים לעשות זאת.
בשיתוף פעולה בין מרכז הפלזמה השוויצרי (SPC) של EPFL וחברת הבינה המלאכותית (AI) DeepMind, מדענים השתמשו במערכת למידת חיזוק עמוק (RL) כדי לחקור את הניואנסים של התנהגות ובקרה פלזמה בטוקאמק היתוך בצורת סופגניה. סדרה של סלילים מגנטיים הממוקמים סביב הכור כדי לשלוט ולתפעל את הפלזמה שבתוכו.
זוהי פעולת איזון מסובכת מכיוון שהסלילים דורשים מספר עצום של התאמות מתח עדינות, עד אלפי פעמים בשנייה, כדי לשמור בהצלחה את הפלזמה בתוך השדה המגנטי. לפיכך, שמירה על תגובות היתוך גרעיני - הכוללות שמירה על יציבות פלזמה במאות מיליוני מעלות צלזיוס, חמה אפילו יותר מליבה של השמש - דורשת מערכות מורכבות מרובות רמות כדי לשלוט על הסלילים. עם זאת, במחקר חדש, מדענים הראו שמערכת בינה מלאכותית אחת יכולה להתמודד עם משימה זו בעצמה.
"באמצעות ארכיטקטורת למידה המשלבת RL עמוק וסביבת סימולציה, יצרנו בקרים שיכולים גם לשמור על הפלזמה במצב יציב וגם להשתמש בה לעיבוד צורות שונות בצורה מדויקת", מסביר הצוות בפוסט בבלוג של DeepMind. כדי להשיג את ההישג הזה, החוקרים אימנו את מערכת הבינה המלאכותית שלהם בסימולטור טוקאמק, שבו מערכת למידת המכונה למדה באמצעות ניסוי וטעייה כיצד לנווט במורכבות של כליאה מגנטית פלזמה. לאחר סיום הלימודים, AI לקח אותו לשלב הבא על ידי יישום מה שלמד בסימולטור בעולם האמיתי.
על ידי הנעת טוקאמק עם תצורת SPC משתנה (TCV), מערכת ה-RL העניקה לפלזמה בתוך הכור צורות שונות, כולל כזו שלא נראתה קודם לכן ב-TCV: ייצוב "טיפות" שבהן שתי פלזמות התקיימו במקביל בתוך המכשיר. בנוסף לצורות המסורתיות, הבינה המלאכותית יכולה גם ליצור תצורות מתקדמות, לתת לפלזמה צורות "משולש שלילי" ו"פתיתי שלג".
לכל אחד מהביטויים הללו יש פוטנציאל שונה להפקת אנרגיה בעתיד אם נוכל לקיים תגובות היתוך גרעיני. אחת התצורות הנשלטות על ידי מערכת זו, "הצורה דמוית ITER", עשויה להיות מבטיחה במיוחד למחקר עתידי בכור הניסוי התרמו-גרעיני הבינלאומי (ITER), ניסוי ההיתוך הגרעיני הגדול בעולם, שנמצא כעת בבנייה בצרפת.
לדברי החוקרים, הבקרה המגנטית של תצורות פלזמה אלו היא "אחת המערכות המורכבות ביותר בעולם האמיתי, שעליהן יושמה למידת חיזוק", ויכולה לספק כיוון חדש קיצוני בתכנון של טוקאמקים בעולם האמיתי. לא רק זה, אלא שיש הסבורים שזה ישנה מהותית את עתידן של מערכות בקרת פלזמה מתקדמות בכורי היתוך.
קרא גם: