Bilgisayar bilimcileri ve füzyon uzmanları, geleceğin füzyon enerji santrallerinin daha hızlı ve doğru tasarımının önünü açacak, karmaşık beş boyutlu (5D) plazma türbülansı simülasyonlarını saniyeler içinde ve önceki maliyetlerin çok küçük bir kısmına oluşturabilen bir yapay zeka modeli geliştirdi.
Geliştirilen Yapay Zeka Aracı: GyroSwin
Birleşik Krallık Atomik Enerji Kurumu (UKAEA), Johannes Kepler Üniversitesi (JKU) Linz ve Emmi AI'dan bilim insanlarından oluşan ekip, geleneksel hesaplama yöntemlerine kıyasla simülasyonları 1.000 kata kadar daha hızlı oluşturabilen GyroSwin adlı bir yapay zeka aracı geliştirdi.
Füzyon Enerjisi ve Plazma Türbülansı Zorluğu
Füzyon, temiz ve bol bir enerji kaynağı olma vaadi taşıyor. Ancak füzyonu gerçekleştirmek için makinelerin, plazmayı güçlü mıknatıslar kullanarak aşırı sıcaklıklarda hapsetmesi gerekiyor. Plazma içindeki türbülansı yönetmek, füzyonun temel zorluklarından biri olduğu için doğru bir şekilde modellenmesi şart.
5D Simülasyonlar ve Hesaplama Maliyeti
Plazma bilimcileri, üç uzamsal boyut artı plazma içindeki parçacıkların paralel ve dik hızlarını hesaba katan iki ek boyutu içeren, beş boyutlu (5D) jirokinetik kullanan en son teknoloji sayısal simülasyonlara güveniyor. Bu 5D yaklaşımı, muazzam süper bilgisayar gücü gerektiriyor. Geleneksel simülasyonlar son derece yavaş ve hesaplama açısından pahalı olup, tasarım ve geliştirme döngülerini önemli ölçüde uzatıyor.
Yapay Zeka ile Devrimsel Hız
Önceki hesaplama yöntemleri, karmaşık plazma dinamiklerini aktif olarak hesaplayarak bir plazmayı simüle ediyordu. GyroSwin ise en son yapay zeka yöntemlerini kullanarak 5D simülasyon dinamiklerini öğreniyor ve ortaya çıkan vekil modeller, geleneksel simülasyonlar için gereken saatler veya hatta günlerin aksine saniyeler içinde çalışabiliyor. Bu benzeri görülmemiş hız, füzyon makine tasarımlarını optimize etmek için çok önemli olan plazma türbülansının çok daha hızlı ve çevik bir şekilde tahmin edilmesine olanak tanıyor.
UKAEA Bilgisayar Programları Direktörü Rob Akers şunları söyledi:
Bir füzyon enerji santralini tasarlamak, geliştirmek ve işletmek milyonlarca plazma simülasyonu içerecek. Çalışma sürelerini saatlerden veya günlerden dakikalara veya saniyelere indirmek – yeterli doğruluğu korurken – bu zorluğu yönetilebilir kılmak için çok önemli olacak.
Bu nedenle GyroSwin gibi öncü yapay zeka tabanlı araçlar, çözüme ulaşma süresi ve maliyet konusunda gerçekten dönüştürücü olma vaadi gösteriyor.
Fiziksel Bilgiyi Koruyan Model
5D veri işleme daha önce hiçbir yapay zeka vekil modeli tarafından ele alınmamıştı ve GyroSwin, karşılaştırıldığı diğer yapay zeka yöntemlerinden daha iyi performans gösteriyor. Bu artan performans, GyroSwin'in dalgalanmaların uzunluk ölçeği ve türbülansı azaltabilen kesme akışları dahil olmak üzere bir füzyon plazmasından gelen temel fiziksel bilgileri koruması sayesinde mümkün oluyor – bunların tümü plazma simülasyonlarının fiziksel yorumlanabilirliği için çok önemli.
JKU Profesörü, Emmi'nin Kurucu Ortağı ve Baş Bilim İnsanı Johannes Brandstetter şunları kaydetti:
Bilimsel zorlukları seviyoruz ve 5D jirokinetik simülasyonları hızlandıran yapay zeka modelleri oluşturmak kesinlikle oradaki en zorlu zorluklardan biri.
Bu harika işbirliğinde ne kadar ileri gittiğimizden çok gurur duyuyoruz, ancak sadece yüzeyi kazıdığımızı biliyoruz.
Gelecekteki Uygulamalar ve Proje Desteği
UKAEA, şimdi GyroSwin'in gelişmiş yeteneğinin, Birleşik Krallık'ın Enerji Üretimi için Küresel Tokamak'ı (STEP) gibi, plazma senaryo tasarımlarını belirsizlik niceliği ile optimize etmek için potansiyel olarak milyonlarca simülasyon gerektirecek yeni nesil enerji santrallerine nasıl uygulanabileceğini araştıracak. Enerji santrali koşulları için daha karmaşık fizik dahil edildikçe, simülasyonlar daha da uzun hale geliyor, bu da daha hızlı plazma modellemesini zorunlu kılıyor.
Bu proje, Birleşik Krallık Hükümeti'nin Füzyon Gelecekleri Programı'nın Uluslararası Hesaplama unsurunun bir parçası olarak finanse edildi. Füzyon Gelecekleri, uluslararası işbirliği ve geleceğin füzyon enerji santrallerinin geliştirilmesi yoluyla endüstri kapasitesini teşvik etmek için dünya lideri yenilik oluştururken, Uluslararası Hesaplama, ticari füzyon çağını tasarlamaya ve sunmaya yardımcı olmak için küresel hesaplama işbirlikleri geliştiriyor.
