美國能源部普林斯頓等離子物理實驗室（PPPL）和普林斯頓大學(xué)的研究人員希望利用一臺巨大的新型超級計算機，研究如何使用這種甜甜圈外形的設(shè)備——“托卡馬克裝置（tokamaks）”。

近年來，研究人員一直研究導(dǎo)致托卡馬克裝置運行中斷和損壞的裂變反應(yīng)，目前一種能夠預(yù)測并控制裂變反應(yīng)的人工智能系統(tǒng)被選定為“奧羅拉（Aurora）”超級計算機的首批項目之一，奧羅拉超級計算機預(yù)計2021年抵達阿爾貢國家實驗室，并成為美國***百萬兆級計算機系統(tǒng)。

該計算機系統(tǒng)可達到百萬兆每秒運算，比當(dāng)今***大的超級計算機運行速度快50-100倍。普林斯頓等離子物理實驗室***研究物理學(xué)家唐·威廉（William Tang）說：“我們的研究將利用人工智能的深度學(xué)習(xí)方式來加速進展。”

這個開創(chuàng)性項目將嘗試著開發(fā)一種通過實驗驗證的方法，用于預(yù)測和控制ITER等燃燒等離子體聚變系統(tǒng)，該方法將驗證聚變能的有效實用性。據(jù)悉，ITER全稱是“國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆”，也被人們形象地稱為“人造太陽”，建造地點設(shè)在法國的南部小城卡達拉舍。由歐盟、美國、中國、日本、韓國、印度和俄羅斯等7個國家共同參與。TIER也被稱為人類歷史上最復(fù)雜的科學(xué)項目。

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ITER裝置的核工程師現(xiàn)已招募一批火箭科學(xué)家，幫助他們制造出能夠承受比太陽更熱溫度的超強材料。ITER裝置的直徑為5米，固體橫截面為30×30厘米，ITER的壓縮環(huán)將把巨大的磁鐵固定在合適位置。

氫等離子體將被加熱到1.5億攝氏度，比太陽核心溫度高10倍，從而使聚變反應(yīng)進行。該聚變反應(yīng)發(fā)生在叫做“托卡馬克”的甜甜圈外形的反應(yīng)堆里，它被巨大的磁鐵包圍著，這些磁鐵對過熱電離等離子體起到限制和循環(huán)作用，使它們遠離金屬壁。

這種超導(dǎo)磁體必須冷卻至零下269攝氏度，像星際空間一樣寒冷。長期以來，科學(xué)家一直試圖模擬太陽內(nèi)部發(fā)生的核聚變過程，認為它可以提供幾乎***量的廉價、安全和清潔電力資源。

與現(xiàn)有裂變反應(yīng)堆不同，裂變反應(yīng)堆將分裂钚和鈾原子，不存在不受控制聚變鏈式反應(yīng)的風(fēng)險，也不會產(chǎn)生長期存在的放射性廢料。

普林斯頓等離子物理實驗室研制的深度學(xué)習(xí)軟件系統(tǒng)也被稱為“遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)（FRNN）”，它是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成，用戶可以通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練計算機探測感興趣的事件。

同時，這種人工智能“遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合系統(tǒng)”能夠快速預(yù)測大規(guī)模托卡馬克等離子體在裂變反應(yīng)時如何分解，并及時采取有效控制措施。

這項研究的總體目標是實現(xiàn)國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）的挑戰(zhàn)性需求，該反應(yīng)堆需要預(yù)測準確率達到95%，假警報率低于5%，至少在裂變發(fā)生前30毫秒或者更長時間發(fā)生。