Bài học rút ra chính
- AI có thể giúp mang lại năng lượng nhiệt hạch thực tế thành hiện thực.
- Các nhà khoa học của MIT đã hoàn thành một trong những phép tính đòi hỏi khắt khe nhất trong khoa học nhiệt hạch bằng cách sử dụng kỹ thuật máy học.
-
Phần mềm AI mà IBM’s DeepMind đang phát triển có thể học cách điều khiển từ trường chứa plasma bên trong lò phản ứng nhiệt hạch tokamak.
Kỹ thuật trí tuệ nhân tạo (AI) có thể giúp đưa chúng ta đến gần hơn với sức mạnh nhiệt hạch thực tế có thể biến đổi ngành năng lượng của thế giới.
Các nhà khoa học của MIT đã hoàn thành một trong những phép tính đòi hỏi khắt khe nhất trong khoa học nhiệt hạch bằng cách sử dụng kỹ thuật máy học. Theo một bài báo được xuất bản gần đây, phương pháp này đã giảm thời gian CPU cần thiết để thực hiện các phép tính trong khi vẫn duy trì độ chính xác của lời giải. Đó là một phần trong nỗ lực ngày càng tăng trong việc sử dụng AI để giúp giải quyết các vấn đề toán học và kỹ thuật để làm chủ năng lượng nhiệt hạch.
"AI là một công cụ cho phép các nhà khoa học lặp lại các thí nghiệm nhanh hơn, đưa ra dự đoán tốt hơn về cách plasma sẽ hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt và chế tạo các thiết bị nhiệt hạch mới theo cách chính xác hơn", Andrew Holland, Giám đốc điều hành của Fusion Hiệp hội ngành, nói với Lifewire trong một cuộc phỏng vấn qua email.
AI Giúp Một Tay
Các nhà nghiên cứu củaMIT Pablo Rodriguez-Fernandez và Nathan Howard đang nghiên cứu dự đoán hiệu suất mong đợi trong thiết bị SPARC, một thí nghiệm nhiệt hạch từ trường cao, nhỏ gọn hiện đang được xây dựng. Mặc dù tính toán yêu cầu một lượng lớn thời gian sử dụng máy tính (hơn 8 triệu giờ CPU), các nhà nghiên cứu đã cố gắng giảm thời gian cần thiết.
Một trong những vấn đề thách thức nhất đối với các nhà nghiên cứu nhiệt hạch là dự đoán nhiệt độ và mật độ plasma. Trong các thiết bị giam giữ như SPARC, nguồn điện bên ngoài và nhiệt lượng đầu vào từ quá trình nhiệt hạch bị mất thông qua sự hỗn loạn trong plasma.
Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu của MIT đã sử dụng các kỹ thuật từ máy học để tối ưu hóa một phép tính như vậy. Họ ước tính rằng phương pháp này đã giảm số lần chạy mã xuống hệ số bốn.
Nghiên cứu mới cho thấy các kỹ thuật AI hiện đại có thể được sử dụng để điều khiển phản ứng tổng hợp hạt nhân, có khả năng giúp đẩy nhanh sự phát triển của phản ứng tổng hợp hạt nhân như một nguồn năng lượng thực tế, Ulises Orozco Rosas, giáo sư nghiên cứu phản ứng tổng hợp tại Trường Kỹ thuật tại Đại học CETYS ở Mexico, nói với Lifewire qua email. Ông chỉ vào phần mềm AI mà IBM đang phát triển có thể được sử dụng để điều khiển từ trường chứa plasma bên trong lò phản ứng nhiệt hạch tokamak.
"Hệ thống đã có thể điều khiển plasma thành các cấu hình mới có thể tạo ra năng lượng cao hơn", Rosas nói thêm.
Sức mạnh của các vì sao
Fusion hứa hẹn năng lượng không giới hạn, không có carbon thông qua cùng một quá trình vật lý cung cấp năng lượng cho mặt trời và các vì sao. Tuy nhiên, những thách thức kỹ thuật trong việc xây dựng một nhà máy điện nhiệt hạch thực tế là rất lớn, bao gồm việc đốt nóng nhiên liệu lên nhiệt độ trên 100 triệu độ và tạo ra plasma. Các nhà nghiên cứu sử dụng từ trường mạnh để cô lập và cách nhiệt plasma nóng khỏi vật chất thông thường trên Trái đất.
Holland nói rằng việc xây dựng một nhà máy điện nhiệt hạch đang hoạt động sẽ đòi hỏi sự hiểu biết khoa học chi tiết về cách giam giữ và khởi tạo plasma trong các điều kiện liên quan đến nhiệt hạch - ở nhiệt độ hoặc áp suất khắc nghiệt.
"Trong khi phần khó nhất là đưa huyết tương vào những điều kiện liên quan đó, những thách thức không dừng lại ở đó," Holland nói thêm. "Năng lượng sẽ phải được chuyển đổi thành điện năng hoặc nhiệt có thể sử dụng; chu trình nhiên liệu sẽ phải được xây dựng để plasma có thể duy trì trong thời gian dài và các vật liệu của thiết bị nhiệt hạch sẽ phải đàn hồi với các điều kiện khắc nghiệt bên trong nhà máy điện."
Holland dự đoán rằng năng lượng sẽ "cách mạng hóa" hệ thống năng lượng toàn cầu. Một khi được thương mại hóa và triển khai rộng rãi, phản ứng tổng hợp có thể có nghĩa là năng lượng có thể được sản xuất mà không gây ô nhiễm, bất cứ lúc nào, không gây nguy hiểm cho công chúng hoặc chất thải phóng xạ tồn tại lâu dài. Nó có thể mở ra một kỷ nguyên dồi dào năng lượng, làm cho năng lượng trở nên rẻ, luôn sẵn có và phổ biến.
Nhưng Rosas có vẻ thận trọng khi nói rằng sự thành công của phản ứng tổng hợp thương mại với tư cách là nhà cung cấp năng lượng sẽ phụ thuộc vào việc liệu có thể đáp ứng những thách thức trong việc xây dựng các nhà máy phát điện và vận hành chúng một cách an toàn và đáng tin cậy theo cách làm giảm chi phí của phản ứng tổng hợp hay không điện cạnh tranh về kinh tế.
"Với những lo ngại ngày càng tăng về biến đổi khí hậu và nguồn cung cấp nhiên liệu hóa thạch có hạn, cần phải tìm ra những cách tốt hơn để đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng của chúng ta", Rosas nói thêm. “Những lợi ích của điện nhiệt hạch khiến nó trở thành một lựa chọn cực kỳ hấp dẫn: không phát thải carbon, nhiên liệu dồi dào, hiệu quả năng lượng, ít chất thải phóng xạ hơn phân hạch, an toàn và nguồn điện đáng tin cậy."
