Компания Google DeepMind объявила о заключении исследовательского партнерства со стартапом Commonwealth Fusion Systems (CFS) для совместной работы в области термоядерного синтеза.

С момента основания в 2018 году CFS привлекла инвестиции в объёме почти $3 млрд, направленные на завершение строительства экспериментального токамака SPARC в штате Массачусетс и разработку коммерческой термоядерной электростанции ARC мощностью 400 МВт в Вирджинии, ввод которой в эксплуатацию запланирован на начало 2030-х годов.

Партнерство основано на предыдущем опыте DeepMind по применению искусственного интеллекта для управления плазмой. Совместно с учеными Швейцарского центра плазмы (EPFL) компания продемонстрировала возможность использования глубокого обучения с подкреплением для стабилизации плазмы сложной конфигурации посредством управления магнитными катушками токамака. Для решения более широкого круга физических задач был создан TORAX — высокоскоростной дифференцируемый симулятор плазмы, реализованный на платформе JAX.

Архитектура TORAX позволяет интегрировать разнородные вычислительные модули, включая инструменты искусственного интеллекта, в единую высокоскоростную систему. До создания TORAX подобное моделирование требовало использования множества разрозненных программных решений и языков программирования. Новая платформа предоставляет унифицированную среду. Это позволяет консолидировать результаты различных моделей ИИ и преобразовывать ресурсоёмкие расчёты параметров плазмы в высокоскоростные операции. Кроме того, TORAX обеспечивает эффективную работу на современном оборудовании с аппаратным ускорением, что открывает новые возможности для комплексного анализа.

Инструмент TORAX интегрирован в рабочие процессы CFS для моделирования поведения плазмы в различных сценариях, что позволяет проводить миллионы виртуальных экспериментов по отработке операционных планов до физического запуска SPARC. Это не только ускоряет процесс проектирования, но и обеспечивает гибкость для оперативной корректировки стратегий по мере поступления реальных экспериментальных данных.

Совместная работа сосредоточена на трех приоритетных направлениях: разработка высокоскоростного и точного дифференцируемого моделирования плазмы; определение оптимальных режимов для максимизации энерговыхода реакции синтеза; а также применение обучения с подкреплением для создания новых стратегий управления в реальном времени.

Как отметили в CFS, инструменты ИИ обладают серьезным потенциалом для ускорения экспериментов на SPARC и последующего повышения эффективности коммерческих термоядерных станций. Партнерство также подкреплено финансовой заинтересованностью Google, которая расширила инвестиции в CFS и заключила предварительное соглашение на закупку 200 МВт энергии с первой электростанции ARC в начале 2030-х годов.