L’intelligenza artificiale entra nel cuore di un reattore nucleare! Ecco cosa farà

Commonwealth Fusion Systems, in collaborazione con NVIDIA e DeepMind, sta sviluppando un gemello digitale per l'impianto a fusione nucleare SPARC. L'obiettivo è prevedere il comportamento del plasma in meno di 20 minuti, utilizzando l'intelligenza artificiale per accelerare i calcoli e regolare i parametri del successivo esperimento.

Commonwealth Fusion Systems creerà un gemello digitale dell’impianto a fusione nucleare SPARC, che dovrebbe calcolare il comportamento del plasma più velocemente di quanto gli scienziati riescano a preparare il successivo esperimento. Gli sviluppatori vogliono ottenere una previsione completa dell’impulso di plasma in meno di 20 minuti e utilizzare il risultato per regolare il successivo avvio. Al momento, questo è l’obiettivo del progetto: SPARC è ancora in costruzione e la velocità e l’accuratezza dichiarate dei calcoli dovranno essere verificate sull’impianto operativo.

SPARC appartiene alla categoria degli impianti di tipo tokamak. All’interno della camera anulare, potenti magneti mantengono il plasma surriscaldato, in cui dovrebbero fondersi i leggeri nuclei atomici e rilasciare energia. Prima di ogni impulso, i fisici devono scegliere numerosi parametri, dal riscaldamento alla configurazione del campo magnetico, e poi calcolare se il plasma rimarrà stabile e come cambierà durante l’esperimento.

I modelli fisici dettagliati sono in grado di descrivere ciò che accade con alta precisione, ma richiedono molte risorse di calcolo. Il nuovo sistema dovrebbe accelerare il lavoro grazie alla combinazione di diversi programmi per la simulazione del plasma e modelli più veloci, addestrati sui risultati dei calcoli complessi. Questi ultimi non ricalcolano tutta la fisica da capo, ma imparano a riprodurre rapidamente il risultato per un dato set di condizioni.

La piattaforma includerà i programmi M3D-C1, TRANSP e XGC, che calcolano diversi processi all’interno del plasma. Gli sviluppatori caricheranno anche nel sistema i risultati di precedenti esperimenti di fusione nucleare e grandi quantità di simulazioni al computer. L’intelligenza artificiale aiuterà a trovare i regimi di funzionamento appropriati e a valutare più rapidamente cosa accadrà dopo la modifica dei parametri dell’impianto.

La principale differenza del progetto rispetto a una normale simulazione al computer emergerà dopo il lancio di SPARC. Il modello digitale riceverà i risultati degli impulsi reali, confronterà la previsione con i dati dell’impianto e terrà conto delle discrepanze nei calcoli successivi. Gli sviluppatori sperano che il sistema riesca ad analizzare il lancio precedente e proporre i parametri per il nuovo tra due esperimenti.

Il lavoro è entrato nella seconda fase del programma americano Genesis Mission. Il progetto unisce quattro laboratori nazionali del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti e diverse aziende tecnologiche, tra cui NVIDIA, Google DeepMind, Synopsys e General Atomics. Il team avrà accesso a supercomputer e ai dati accumulati sugli esperimenti di fusione nucleare.

Commonwealth Fusion Systems sta costruendo SPARC come passo verso la futura centrale elettrica ARC. L’azienda prevede che l’impianto possa ottenere più energia dalle reazioni di fusione nucleare di quanta ne sia necessaria per il riscaldamento diretto del plasma.

Se il gemello digitale imparerà a prevedere sufficientemente velocemente e con precisione il comportamento del plasma, i fisici potranno testare più opzioni e spendere meno tempo nella ricerca dei regimi di funzionamento mediante prove ed errori.

Carolina Vivianti

Carolina Vivianti è consulente/Advisor autonomo in sicurezza informatica con esperienza nel settore tech e security. Ha lavorato come Security Advisor per Ford EU/Ford Motor Company e Vodafone e ha studi presso la Sapienza Università di Roma.

Aree di competenza: Cybersecurity, IT Risk Management, Security Advisory, Threat Analysis, Data Protection, Cloud Security, Compliance & Governance