Fusió nuclear d'IA: la generació d'energia sostenible es troba amb la informàtica de potència

• autor:
• nom de l'autor

  Previsió de Quantumrun
• Juliol 18, 2022

Resum d'informació

La fusió nuclear, una font potencial d'energia abundant i neta, ha experimentat avenços significatius gràcies a les aplicacions d'intel·ligència artificial (IA) en l'anàlisi de plasma i el modelatge predictiu. Aquestes innovacions impulsades per la intel·ligència artificial estan accelerant el procés d'investigació de la fusió, fent-lo més eficient i reduint els riscos i els costos associats als danys als equips. L'impacte social més ampli pot incloure un canvi en els mètodes de producció d'energia, una major atenció a l'educació STEM i possibles canvis geopolítics a mesura que l'energia de fusió es fa més viable.

Context de fusió nuclear d'IA

Els científics s'esforcen per desenvolupar un procés de fusió nuclear estable, segur i que genera energia contínuament des de la dècada de 1940. Aquest procés, un cop perfeccionat, promet oferir una font d'energia econòmica, respectuosa amb el medi ambient i pràcticament il·limitada. Té el potencial de reduir significativament la dependència de les fonts d'electricitat tradicionals, com els combustibles fòssils i, fins a cert punt, les fonts d'energia renovables. 

L'any 2021, els informàtics suecs Stefano Markidis i Xavier Aguilar van fer una contribució important en aquest camp. Van desenvolupar un algorisme d'IA d'aprenentatge profund que simplifica eficaçment un pas complex en l'anàlisi del plasma, un component clau en la fusió nuclear. Aquest pas consisteix a calcular el camp electromagnètic del plasma. El seu mètode va demostrar ser més ràpid i eficient que els enfocaments tradicionals, que es basaven en fórmules matemàtiques complexes. 

Per demostrar encara més el potencial de la IA en la investigació de la fusió nuclear, Kyle Morgan i Chris Hansen de la Universitat de Washington van introduir una nova tècnica. La seva investigació, centrada en predir el comportament del plasma, utilitza l'aprenentatge automàtic (ML), específicament un mètode estadístic conegut com a regressió. Aquest enfocament filtra eficaçment els escenaris que condueixen a resultats il·lògics. Com a resultat, el seu sistema funciona amb menys dades, recursos de processament reduïts i menys temps. 

Impacte disruptiu

La integració de la IA en la investigació de la fusió nuclear està preparada per transformar la manera com els científics gestionen la volatilitat del plasma en les proves de fusió. La inestabilitat del plasma és un repte crític; quan el plasma es torna volàtil, pot trencar la contenció i danyar o fins i tot destruir equips cars. L'ús de models d'IA per predir aquestes pertorbacions equipa els científics amb una previsió crucial. Les prediccions precises del comportament del plasma permeten ajustos oportuns, reduint el risc de fallades costoses dels equips i interrupcions de l'experiment.

L'aplicació d'AI també serveix com una eina potent per analitzar dades d'experiments fallits. En examinar aquests errors, la IA pot descobrir patrons i coneixements que podrien eludir els investigadors humans. Aquesta anàlisi pot conduir al desenvolupament de solucions d'enginyeria innovadores, millorant l'eficiència global i la seguretat dels experiments de fusió. A mesura que els científics aconsegueixen una comprensió més profunda de les causes de la interrupció, poden idear estratègies per fer que aquests esdeveniments siguin menys freqüents. Aquest cicle d'aprenentatge continu, impulsat per IA, és essencial per perfeccionar el procés de fusió, contribuint en última instància a una font d'energia més estable i fiable.

A més, la capacitat de la IA per resoldre equacions matemàtiques complexes relacionades amb la investigació amb plasma és crucial. Aquestes equacions són integrals per entendre el comportament del plasma, però sovint requereixen temps per resoldre-les manualment. La IA accelera aquest procés, proporcionant resultats més ràpids i precisos. Aquesta acceleració és vital per a l'avenç de la investigació de la fusió nuclear, apropant-la a la viabilitat comercial.

Implicacions de l'aplicació de la IA a la investigació de la fusió nuclear

Les implicacions més àmplies dels sistemes d'IA que s'apliquen a la investigació de la fusió nuclear poden incloure:

• Processos de disseny iteratius impulsats per IA en el desenvolupament d'energia de fusió, que condueixen a dissenys de plantes optimitzats i a una utilització eficient dels recursos mitjançant simulacions de bessons digitals.
• (2040) empreses ecològiques que adopten cada cop més la fusió nuclear com a alternativa sostenible a les fonts d'electricitat convencionals, reduint la seva petjada de carboni.
• (2040) La reducció gradual de la força de treball a les centrals elèctriques tradicionals de combustibles fòssils, a mesura que la fusió nuclear es fa més accessible al públic.
• Governs que promulguen polítiques per gestionar la transició dels combustibles fòssils a l'energia de fusió, assegurant un canvi equilibrat i equitatiu en el sector energètic.
• Augment de la inversió en programes d'educació i formació STEM, preparant la futura mà d'obra per a llocs de treball emergents a la indústria de la fusió nuclear.
• L'aparició de nous models de negoci en el sector energètic, centrats en la generació d'energia de fusió descentralitzada i basada en la comunitat.
• Seguretat energètica mundial millorada a mesura que els països depenen menys dels combustibles fòssils importats i depenen més de l'energia de fusió produïda a nivell nacional.
• Potencials canvis geopolítics a mesura que els països amb tecnologia avançada de fusió nuclear guanyen influència en el mercat energètic global.

Preguntes a tenir en compte

• Creus que les renovables com les bateries solars, eòliques i de nova generació faran que l'energia de fusió sigui redundant quan la tecnologia de fusió es perfeccioni i es faci comercialment viable?
• Com s'està aplicant la IA per millorar l'enginyeria d'altres formes de producció d'energia?