פרינסטון: בינה מלאכותית למדה למנוע אי-יציבות מסוכנת בפלזמה תרמוגרעינית בשברירי שנייה

חוקרים ממעבדת פיזיקת הפלזמה של פרינסטון ומאוניברסיטת פרינסטון פיתחו מערכת בינה מלאכותית בשם PACMAN, המסוגלת לשלוט בפלזמה בטוקמאק בזמן אמת ולמנוע סוגים מסוימים של אי-יציבות עוד לפני שהם מתרחשים. המערכת כבר עברה חמישה ניסויים בטוקמאק הפעיל DIII-D בסן דייגו.

PACMAN – ראשי תיבות של Prediction And Control using MAchiNe learning – משלבת כמה מודלים של למידת מכונה בלולאת בקרה אחת. המערכת מקבלת ברציפות נתונים על הטמפרטורה, הצפיפות והמאפיינים המגנטיים של הפלזמה, מעריכה את מצבה ובמידת הצורך משנה את פרמטרי החימום, הזרמת הגז והשדה המגנטי. מחזור עיבוד מלא אורך כ-20 מילישניות, בעוד שאדם זקוק בדרך כלל לשניות כדי להגיב.

באחד הניסויים חזתה המערכת את מה שמכונה tearing mode – אי-יציבות מגנטית של קריעה, שעלולה לפגוע בכליאת הפלזמה ולהפריע לפעולת הכור – כ-200 מילישניות לפני הופעתה. פרק זמן זה הספיק כדי לשנות את פרמטרי הפלזמה ולמנוע את התפתחות אי-היציבות. מערכות בקרה רגילות מגיבות ככלל רק לאחר שהיא כבר התרחשה.

בניסויים אחרים חזתה PACMAN פליטות אנרגיה משולי הפלזמה, שלטה בגלים הנוצרים מחלקיקים מהירים, שמרה על צפיפות ועל מהירות סיבוב נתונות של הפלזמה, וגם הפעילה בו-זמנית את כל ששת הגירוטרונים של DIII-D – מערכות מיקרוגל עוצמתיות המשמשות לחימום הפלזמה.

המפתחים מדגישים כי הבינה המלאכותית אינה מקבלת שליטה בלתי מוגבלת על המתקן: מגבלות הבטיחות החומרתיות נותרות בלתי תלויות במודלים, ויעדי הניסוי נקבעים בידי בני אדם. הארכיטקטורה המודולרית של PACMAN מאפשרת להוסיף במהירות אלגוריתמים חדשים, ולדעת הכותבים אפשר להתאים אותה לטוקמאקים אחרים.