Princípios importantes
- AI pode ajudar a concretizar a energia de fusão prática.
- Os cientistas do MIT concluíram um dos cálculos mais exigentes da ciência da fusão usando uma técnica de aprendizado de máquina.
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O software de IA que o DeepMind da IBM está desenvolvendo pode aprender a controlar os campos magnéticos que contêm o plasma dentro do reator de fusão tokamak.
Técnicas de inteligência artificial (IA) podem ajudar a nos aproximar da energia de fusão prática que pode transformar as indústrias de energia do mundo.
Os cientistas do MIT concluíram um dos cálculos mais exigentes da ciência da fusão usando uma técnica de aprendizado de máquina. De acordo com um artigo publicado recentemente, o método reduziu o tempo de CPU necessário para fazer os cálculos, mantendo a precisão da solução. É parte de um esforço crescente para usar a IA para ajudar a resolver os problemas de matemática e engenharia para dominar a energia de fusão.
"A IA é uma ferramenta que permite aos cientistas iterar mais rapidamente em experimentos, fazer melhores previsões sobre como o plasma agirá em condições extremas e construir novos dispositivos de fusão de maneira mais precisa ", Andrew Holland, CEO da Fusion Industry Association, disse à Lifewire em uma entrevista por e-mail.
AI dá uma mão
Os pesquisadores do MIT Pablo Rodriguez-Fernandez e Nathan Howard estão trabalhando na previsão do desempenho esperado no dispositivo SPARC, um experimento compacto de fusão de alto campo magnético atualmente em construção. Embora o cálculo exigisse uma quantidade enorme de tempo de computador (mais de 8 milhões de horas de CPU), os pesquisadores conseguiram reduzir o tempo necessário.
Um dos problemas mais desafiadores para os pesquisadores de fusão é prever a temperatura e densidade do plasma. Em dispositivos de confinamento como SPARC, a energia externa e a entrada de calor do processo de fusão são perdidas por turbulência no plasma.
No entanto, os pesquisadores do MIT usaram técnicas de aprendizado de máquina para otimizar esse cálculo. Eles estimam que o método reduziu o número de execuções do código por um fator de quatro.
Novas pesquisas mostram que técnicas modernas de IA podem ser usadas para controlar uma reação de fusão nuclear, potencialmente ajudando a acelerar o desenvolvimento da fusão nuclear como uma fonte prática de energia, Ulises Orozco Rosas, professor que estuda fusão na Escola de Engenharia na Universidade CETYS no México, disse à Lifewire por e-mail. Ele apontou para o software de IA que a IBM está desenvolvendo que poderia ser usado para controlar os campos magnéticos que contêm o plasma dentro do reator de fusão tokamak.
"O sistema foi capaz de manipular o plasma em novas configurações que podem produzir mais energia", acrescentou Rosas.
O Poder das Estrelas
Fusion promete energia ilimitada e livre de carbono através do mesmo processo físico que alimenta o sol e as estrelas. No entanto, os desafios técnicos de construir uma usina de fusão prática são formidáveis e incluem o aquecimento do combustível a temperaturas acima de 100 milhões de graus e a criação de plasma. Os pesquisadores usam campos magnéticos fortes para isolar e isolar o plasma quente da matéria comum na Terra.
Holland disse que a construção de uma usina de energia de fusão em funcionamento exigirá uma compreensão científica detalhada de como confinar e iniciar um plasma sob condições relevantes de fusão - em temperaturas ou pressões extremas.
"Embora a parte mais difícil seja colocar o plasma nessas condições relevantes, os desafios não param por aí", acrescentou Holland. “A energia terá que ser convertida em eletricidade ou calor utilizável; o ciclo do combustível terá que ser construído de modo que o plasma possa ser sustentado por longos períodos, e os materiais do dispositivo de fusão terão que ser resistentes às condições extremas dentro a usina."
Holland previu que a energia "revolucionaria" o sistema energético global. Uma vez comercializada e amplamente implantada, a fusão pode significar que a energia pode ser produzida sem poluição, a qualquer momento, sem perigo para o público ou resíduos radioativos de longa duração. Poderia inaugurar uma era de abundância de energia, tornando a energia barata, sempre disponível e onipresente.
Mas Rosas fez um tom de cautela, dizendo que o sucesso da fusão comercial como fornecedor de energia dependerá se os desafios de construir usinas geradoras e operá-las com segurança e confiabilidade podem ser atendidos de uma maneira que reduza o custo da fusão eletricidade economicamente competitiva.
"Com as crescentes preocupações com as mudanças climáticas e o fornecimento finito de combustíveis fósseis, melhores maneiras devem ser encontradas para atender a nossa crescente demanda de energia", acrescentou Rosas. "Os benefícios da energia de fusão a tornam uma opção extremamente atraente: sem emissões de carbono, combustíveis abundantes, eficiência energética, menos resíduos radioativos do que fissão, segurança e energia confiável."
