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【Wired 硬塞】DeepMind 成功開發出可以控制核融合的 AI 演算法

日期:2022-04-20

Google 旗下的人工智慧公司 DeepMind 成功地訓練出一套強化學習演算法,能讓電腦控制環磁機中的電漿。

核融合被視為未來提供乾淨能源的絕佳方式,而精準地控制電漿則是其中的關鍵技術。科學理論上核融合可行,但問題在於如何實現它。瑞士洛桑聯邦理工學院的電漿中心主任安布洛吉歐・法索利(Ambrogio Fasoli)指出:「我們必須持續加熱這個物質並且不能讓它散開,直到成功地取得能量為止。」

而這就是 DeepMind 大展身手之處。這間 Google 母公司 Alphabet 旗下的人工智慧公司之前才將觸手伸到電玩遊戲和蛋白質摺疊(Protein folding)領域,現在也開始和電漿中心合作,共同開發一套人工智慧來控制核融合。

恆星的能量也來自核融合,它本身的質量大到就算氫離子的電荷相反,也可以把氫離子拉在一起。但是在地球上,科學家必須要用強力磁圈把氫離子帶到正確的位置上,並且像陶匠在轉盤上捏造陶土一樣把電漿塑形,過程中必須很小心地控制磁圈,讓電漿不會碰到環磁機,不然設備會毀損,並且讓核融合反應慢下來(不過不太需要擔心爆炸,因為核融合在沒有磁場控制的環境下不會發生)。

但是改變電漿的形狀以產生更乾淨的電漿或更多的能源是一項大工程,中間涉及大量的計算和構思。傳統的電腦系統都是依模型和經過精密計算的模擬來控制電漿,但是法索利指出:「傳統的系統很複雜,而且也不一定最佳化過了。」

好消息是,DeepMind 已經開發出一套可以控制電漿的人工智慧演算法。一份發表在《自然》雜誌的研究敘述了兩組研究人員共同訓練強化學習去控制瑞士電漿中心的可變配置環磁機(variable-condition tokamak)內 19 個磁圈的過程。瑞士電漿中心是開展核融合研究的重地,對未來大型反應爐的設計相當重要。

DeepMind 的控制組組長馬汀・瑞德米勒表示:「人工智慧,尤其是強化學習非常適合用來解決像是控制環磁機裡電漿這種很複雜的問題。」

人工智慧裡的神經網路是一套模仿人類大腦的電腦模型,一開始由電腦不斷模擬與試算訓練而成。首先它會觀察改變 19 個磁圈的配置如何影響設備裡電漿的形狀,接著它就要試著塑造不同的電漿形狀了,例如將在國際熱核融合實驗反應爐(International Thermonuclear Experimental Reactor,正在法國興建中。)使用的 D 形,或是可以在設備內更平均分配核反應產生的熱能的雪花形。

不管是電腦模擬還是科學家在可變配置環磁機裡實際操作,DeepMind 的 AI 都可以自動算出控制電磁圈並產生特定電漿形狀的方式。法索利認為這是一大突破,並可能改善未來環磁機的設計和加速核融合反應爐的興建。



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