امروز یه خبر فوق‌العاده جذاب از دنیای علم براتون دارم: دانشمندای آمریکایی تونستن با کمک هوش مصنوعی outcome یا همون نتیجه آزمایش «همجوشی هسته‌ای» رو با دقت بالای ۷۰ درصد پیش‌بینی کنن! یعنی قشنگ قبل از اینکه آزمایش رو انجام بدن، تقریباً می‌دونستن چی میشه و کلی از ابرکامپیوترای حرفه‌ای هم بهتر عمل کردن. میخوام همین الان صمیمی و رُک براتون تعریف کنم این قضیه چیه!
کلاً نیروگاه‌های هسته‌ای فعلی مبتنی بر شکافت هسته‌ای (Fission) هستن، یعنی هسته‌های سنگین رو به دوتا سبک‌تر جدا می‌کنن و انرژی آزاد میشه. اما همجوشی هسته‌ای (Fusion) که هنوز کاملاً عملیاتی نشده، کارش برعکسه: هسته‌های سبک رو به هم وصل می‌کنه تا یه هسته سنگین‌تر به وجود بیاد و انرژی آزاد کنه. جالبه بدونین این روش از نظر تئوری خیلی تمیزتر و کارآمدتره. طبق حرفای آژانس بین‌المللی انرژی اتمی (IAEA – یه سازمان جهانی برای کنترل انرژی اتمی)، همجوشی میتونه چهار برابر بیشتر از شکافت و تقریباً چهار میلیون برابر بیشتر از سوزوندن نفت یا زغال سنگ انرژی تولید کنه! تازه مهم‌تر اینکه زباله‌های رادیواکتیو هم تولید نمی‌کنه، پس خیلی دوست‌دار محیط‌زیست حساب میشه.
حالا دانشمندای آزمایشگاه LLNL (Lawrence Livermore National Laboratory) آمریکا اومدن واسه آزمایش همجوشی‌شون که تو مرکز معروف National Ignition Facility یا همون NIF (مرکز ملی احتراق) برگزار کردن، از مدل «یادگیری عمیق» استفاده کردن. یادگیری عمیق (Deep Learning) یعنی همون شاخه‌ای از هوش مصنوعی که با داده‌های زیاد آموزش می‌بیند و میتونه الگوها رو خودش کشف کنه. یه مدل خیلی خفن ساختن که نتیجه یکی از آزمایشای همجوشی هسته‌ای رو پیش‌بینی کرد؛ حتی گفت با احتمال ۷۴ درصد این آزمایش موفقیت‌آمیز میشه و دقیقاً هم همینطور شد!
بد نیست بدونید آزمایش همجوشی هسته‌ای به سبک «inertial confinement» یعنی چی: این مدل خاص، با ۱۹۲ تا پرتو لیزری خیلی قوی (قدرتشون وحشتناک بالاست!) به یه کپسول کوچیک که پر از سوخت هست (دوتریم و تریتیُم – هر دو ایزوتوپ‌های هیدروژن)، شلیک می‌کنن. این لیزرها و سوخت قشنگ تحت فشار شدید و گرمای خیلی بالا قرار می‌گیرن و اون موقع است که واکنش زنجیره‌ای همجوشی رخ میده. هدف اصلی اینه که انرژی‌ای که از واکنش درمیاد بیشتر از انرژی‌ای باشه که لیزرا مصرف می‌کنن (یعنی همون نقطه breakeven علمی که در دسامبر ۲۰۲۲ رسیدن بهش: انرژی خروجی بیشتر از انرژی ورودی شد!).
تا قبل از اینکه هوش مصنوعی بیاد وسط، پیش‌بینی نتیجه این آزمایشا کار خیلی سختی بود، چون مدل‌ها و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری هی باید دستی تنظیم می‌شدن و کلی پارامتر وجود داشت که اونا رو درنظر نمی‌گرفتن یا نمی‌تونستن حساب کنن. ولی این مدل جدید AI به‌صورت ژنراتیو (یعنی خودش میتونه داده بسازه و شبیه‌سازی کنه، Generative AI یعنی مدلایی که میتونن از خودشون داده یا محتوا تولید کنن) اومد همه چی رو، حتی باگ‌ها و نواقص آزمایش واقعی رو شبیه‌سازی کرد و تونست خیلی درست و نزدیک به واقعیت پیش‌بینی کنه.
جالب‌تر اینکه الان اومدن هم همین مدل رو با کلی داده آزمایش قبلی و شبیه‌سازی‌های فیزیکی عجیب و غریب آموزش دادن، بعد باهاش outcome آزمایش سال ۲۰۲۲ مرکز NIF رو هم درست حدس زد. یه ذره geekyتر بخوام توضیح بدم، برای پیش‌بینی‌هاش حتی از بایزین استاتیستیک (Bayesian Statistics یعنی یه نوع آمار که مبنیش احتمالات پویاست و حالت عدم قطعیت رو در نظر می‌گیره) هم کمک گرفت.
یکی از دانشمندای پروژه، «کِلی D. هامبرد» گفته این مدل هوش مصنوعی بهشون کمک کرد که طراحی آزمایش رو قبل اجرا کردن ارزیابی کنن و ببینن چقدر احتمال موفقیت داره. خوبی این مدل این بود که حتی با وجود نواقص ریز توی کار، باز پیش‌بینی‌هاش خیلی به واقعیت نزدیک بود.
فاز بعدی اینه که همین مدل هوش مصنوعی رو روی دو تا از قوی‌ترین ابرکامپیوترای دنیا اجرا کردن تا طراحی هدفای همجوشی (یعنی همون سوخت و شرایط آزمایش) رو هم خودش اتومات و سریع انجام بده و بهینه کنه — یه گام بزرگ برای آینده انرژی پاک!
در مجموع، ترکیب آزمونای آتش‌سنگین مرکز NIF با هوش مصنوعی الآن شده یه نقطه عطف برای رسیدن به انرژی هسته‌ای تمیز و به‌صرفه، که شاید واقعاً آینده دنیا رو تغییر بده. اگه هنوز باورت نمی‌شه این داستان به نتیجه رسیده، خوبه بدونی الان هم تو دنیا دارن کلی روش کار می‌کنن که همجوشی عملیاتی و تجاری بشه و این پروژه AI یه قدم بزرگ تو مسیر موفقیت اونه!
منبع: +
