Nvidia поможет зажечь искусственное Солнце на Земле — прожорливость ИИ не при чём

[Ippolitovich]

Nvidia в союзе с General Atomics, Калифорнийским университетом в Сан-Диего, Аргоннской национальной лабораторией и Национальным энергетическим исследовательским научным центром (NERSC) разработала высокоточный цифровой двойник термоядерного реактора для исследований в сфере управляемой термоядерной энергетики с использованием искусственного интеллекта. Виртуальный двойник приблизит момент создания настоящего реактора, сократив затраты и время. Несмотря на десятилетия усилий учёных множества стран, практичный термоядерный реактор — или искусственное Солнце на Земле — остаётся далёкой мечтой. В земных условиях невозможно создать то давление, которое испытывают атомы водорода внутри звезды, чтобы слиться и синтезировать атом гелия. Поэтому приходится увеличивать нагрев плазмы — ионизированных ядер водорода — чтобы повысить шансы на слияние, преодолев кулоновское отталкивание между ядрами. Температура плазмы в термоядерных реакторах должна приближаться к 150 млн ℃ и даже превышать её — то есть быть в 10 раз выше, чем в ядре Солнца. В таких условиях плазма крайне нестабильна, и её удержание становится первоочерёдной задачей, которую и будет решать ИИ на цифровом двойнике реактора.

 

 

Цифровой двойник будет создан на платформе Nvidia Omniverse с использованием CUDA-X. Платформа позволит моделировать поведение плазмы в реальном времени, сокращая длительность симуляций с недель до секунд. Для этого также на суперкомпьютерах Polaris (в ALCF) и Perlmutter (в NERSC) были натренированы три суррогатных ИИ — упрощённые модели, имитирующие поведение плазмы в заданных условиях. Они обеспечат предсказание поведения плазмы для более точного управления реактором в режиме реального времени. Во-первых, это позволит избежать ошибок, способных повредить реактор. Во-вторых, такие предсказания помогут исключить ошибочные и тупиковые решения, сокращая длительность исследовательских циклов.

 

 

Созданный в партнёрстве Nvidia и научных коллективов цифровой двойник термоядерного реактора DIII-D получает данные с сенсоров реального реактора, которые затем используются для симуляций с привлечением набора моделей и суррогатных ИИ: EFIT — для оценки равновесия плазмы, CAKE — для определения её границ, ION ORB — для расчёта плотности теплового потока от ионов. Все данные объединяются в единую интерактивную среду на базе Nvidia RTX PRO и DGX Spark. Платформа Omniverse обеспечивает динамическое взаимодействие, а CUDA-X — ускорение вычислений. Система синхронизируется с физическим реактором, позволяя 700 учёным из 100 организаций проводить смелые эксперименты в виртуальной среде — без риска последствий. На выходе проекта получается нечто вроде «термоядерного ускорителя», сочетающего физику, вычисления и алгоритмы для исследований в реальном времени, предсказаний и оптимизации дизайна реакторов.