مواد و ساخت پیشرفته

انرژی پاک بی‌پایان یکی از آرزوهای انسان برای زندگی در آینده‌ است و اکنون هوش مصنوعی توسعه ‌یافته توسط آذرخش جلالوند محقق ایرانی دانشگاه پریستون و همکارانش ما را یک گام به این آرزو نزدیک کرده است. همجوشی یک واکنش هسته‌ای است که طی آن دو یا چند هسته اتمی با هم ترکیب می‌شوند و هسته‌ها و ذرات زیراتمی جدید را تشکیل می‌دهند و انرژی آزاده شده از این فرایند، مدت‌ها به عنوان یک منبع انرژی رویایی بوده است زیرا آلایندگی ندارد و ایمن و تقریباً نامحدود است و تقریباً چهار میلیون برابر معادل سوخت‌های فسیلی هم وزن خودش انرژی تولید می‌کند! اما متاسفانه انجام همجوشی کار بسیار سختی است.

در واکنش همجوشی هسته‌ای دما‌ها و فشارهایی در مقیاس ستارگان در جریان است و ایجاد و کنترل چنین شرایطی در زمین به راحتی قابل دستیابی نیست. معدود راه‌حل‌های ارائه شده برای انجام این کار در فشار طبیعی زمین رسیدن به دمای بالاتر از ده برابر دمای هسته خورشید است. در چنین دماهایی سوخت مورد نیاز برای واکنش نمی‌تواند در حالت جامد یا مایع وجود داشته باشد و حتی به صورت گاز نیز نیست بلکه در حالت پلاسما است. مشکل دیگر انرژی‌فوق‌العاده بالای ماده و دمای‌های فرایند است که سبب  از هم‌پاشیدن و پارگی سوخت و ناپایداری و فرار آن از حصار میدان مغناطیسی (توکامک) رآکتور است که موجب می‌گردد فرایند در عرض چند میلی‌ثانیه متوقف شود و به پایان برسد.

این دقیقا مشکلی است که محققان با کمک هوش‌مصنوعی خود توانسته‌اند حل نمایند. آنها توضیح می‌دهند مطالعات قبلی عموماً بر سرکوب یا کاهش اثرات این ناپایداری‌های پارگی پس از رخ دادن در پلاسما متمرکز شده‌اند اما رویکرد ما به ما این امکان را می‌دهد تا قبل از ظهور، این بی‌ثباتی‌ها را پیش‌بینی کرده و از آن اجتناب کنیم. در حقیقت این هوش‌مصنوعی با یادگیری از آزمایش‌های گذشته می‌تواند یک سیاست کنترل نهایی را ایجاد کند که از یک رژیم پلاسمای پایدار و پرقدرت در زمان واقعی و در یک راکتور واقعی پشتیبانی می‌کند.

با اینکه مانند هر مدل هوش مصنوعی دیگری واقعا مشخص نیست که در سطح عمیق چه عملکردی خواهد داشت ولی این محققان در مورد آموزش این هوش مصنوعی هسته‌ای ابراز داشتند که ما تمام فیزیک پیچیده یک واکنش همجوشی را به مدل یادگیری آموزش نمی‌دهیم. ما به آن می‌گوییم که هدف چیست - حفظ یک واکنش پرقدرت - از چه چیزی باید اجتناب کرد – بی‌ثباتی و رخ دادن حالت پارگی - و امکاناتی که می‌تواند برای دستیابی به این نتایج آنها را مورد استفاده قرار دهد و سپس با گذشت زمان، مسیر بهینه برای دستیابی به هدف قدرت بالا را می‌آموزد و در عین حال از رخ دادن ویرانگر یک بی‌ثباتی اجتناب می‌کند.

در ادامه پس از انجام بی‌شمار آزمایش شبیه‌سازی، که توسط ناظران انسانی بهینه‌سازی و اصلاح می‌شد، این تیم، هوش مصنوعی را به طور واقعی در مرکز ملی همجوشی D-III D آزمایش کرد. این مدل ثابت نمود که قادر به پیش‌بینی ناپایداری‌های پارگی تا 300 میلی‌ثانیه قبل از رخ دادن است. هر چند این زمان برای انسان تقریبا قابل درک نیست اما به هوش مصنوعی این فرصت کافی را می‌دهد تا تغییر پارامترهایی مانند شکل پلاسما یا قدرت پرتوهای ورودی واکنش را به منظور پایدار نگه داشتن پلاسما اعمال نماید. البته ناپایداری پلاسما تنها یکی از چند چالش بزرگ در دستیابی به انرژی پاک همجوشی هسته‌ای است.

منبع

ارتباط با ستاد در صفحات تلگرام - اینستاگرام - بله