Laboratwa Inivèsite Rochester la pou Energetics lazè (LLE) ekipe ak lazè Omega a, dirijan enstalasyon lazè akademik nan mond lan. Yon ti koutje sou, li sanble tankou yon pist elabore mab nan patikil limyè ak plasma, ki kapab divize ak anplifye yon gwo bout bwa anvan konsantre li sou yon ti sib crosshair. Misyon debaz li se eksplore fenomèn astrofizik, materyèl tès nan presyon ekstrèm atomik-echèl, ak travay pou avanse rechèch fizyon deranje.
Mèsi a yon sibvansyon $ 503 milyon dola nan 2024 nan Depatman Ameriken an nan Enèji a (DOE) Nasyonal Nasyonal Sekirite Sosyal Administrasyon an, laboratwa a lazè Rochester te kreye kondisyon ideyal pou fè etid sa yo kritik. Laboratwa lazè a fè eksperyans fizyon konplèks yon fwa chak mwa, ak syantis yo gen sou senk opòtinite nan dife lazer ak done dosye. Atravè similasyon òdinatè milti-fizik jaden, syantis yo kapab jwenn yon konpreyansyon pi fon nan plasma a fizyon, eksperyans konsepsyon ak entèprete rezilta yo, menm si similasyon sa yo pa ka konplètman repwodui tout detay yo eksperimantal.
Eksperyans lan te kòmanse ak yon kapsil plastik ki gen jele deteryom-triti, jis milimèt an dyamèt, nan yon tanperati ki nan 20 degre pi wo a zewo absoli, "te di LLE direktè Christopher Deeney. Lè sa a, nan yon milya nan yon dezyèm, se kapsil la konprese nan yon Dyamèt ki pi piti pase yon tout cheve nan tèt moun ak tanperati a leve nan plis pase 30 milyon dola degre. " Se pa sèlman pwosesis sa a mande pou yon konesans gwo twou san fon nan fizik, men teknik avanse dyagnostik yo dwe tou itilize yo mezire an detay tout fenomèn yo ki rive nan moman sa a.
Kapitalize sou richès nan done yo kolekte pa teknik sa yo avanse dyagnostik ak akselere rechèch US fizyon plis lajman, syantis LLE yo vire nan entèlijans atifisyèl (AI) ak lòt teknoloji avanse enfòmatik.
Pou plis pase 50 ane, LLE te aktivman fè pwomosyon ak adrese defi debaz yo nan jaden an nan fizyon nan prizon inèrsyèl (ICF). ICF se lajman rekonèt nan kominote syantifik la kòm apwòch ki pi prometteur pou reyalize fizyon kontwole tèrnuclear ak reprezante yon pwomèt pwòp, teknoloji enèji renouvlab.
Christopher Kanan, pwofesè asosye nan syans enfòmatik nan University of Rochester, eksplike, "ICF se esansyèlman yon pwoblèm fizik envès, kote syantis yo bezwen envès pwopriyete yo egzak nan lazè a ak sib la."
Omega tèt li pa te fèt yo reyalize ignisyon, men avanse konpreyansyon nan lazè-kondwi dirèk-kondwi fizyon. Etablisman Nasyonal Ignisyon an nan laboratwa Nasyonal Livermore, ki se 60 fwa plis enèjik pase Omega, te jwenn yon solisyon a pwoblèm nan fizik envès e li te deja reyalize ignisyon nan 2022. Tou de pwogrè a te fè nan Omega ak akonplisman nan ignisyon konte sou modèl estatistik. Pou ranpli twou vid ki genyen yo nan konpreyansyon konplè nou an nan fizik.
Diferans nan konesans ki egziste ant similasyon ak eksperyans tij soti nan konpleksite nan fizik la, limit yo nan mezi, ak sijè ki abòde lan gwo nan efò rechèch la, ki gen ladan fizik nikleyè, Plasma fizik, ak rechèch syans materyèl ki fèt nan kondisyon ekstrèm ki defi menm kòd òdinatè ki pi avanse yo.
Premyèman, gen nan kesyon an nan sib la; Eksperyans lan kòmanse ak yon esfè plastik kre ki ka mete sou pwent an nan yon PIN; Chèchè LLE itilize zouti presizyon yo kreye esfè a epi ranpli li ak izotòp idwojèn, ki Lè sa a, yo refwadi a tou pre zewo absoli. Pwosesis konjelasyon an te lakòz idwojèn nan fòme yon kouch glas andedan koki an plastik.
Ekip rechèch LLE a ap chèche yon fason pou detekte nuans ak modèl avèk presizyon nan done yo kòm yon mwayen pou gide similasyon òdinatè yo pwodwi prediksyon pi egzat. Sa a amelyore kapasite prediksyon pral nan vire rafine eksperyans fizyon ak kondwi jenerasyon kap vini an nan rechèch fizyon ak teknoloji lazè.
Entèlijans atifisyèl, ak an patikilye aprantisaj machin subfield li yo, ka ede optimize efikasite nan prediksyon nan kòd òdinatè ak amelyore prediksyon nan eksperyans. Aprantisaj machin pa sèlman fè prediksyon analytics, men tou pwosesis done, dedwi relasyon, ak aplike konesans sa a nan fonksyon li yo.
Riccardo Betti, syantis chèf LLE a ak pwofesè Robert L. McCrory nan Depatman Jeni Mechanical ak Depatman Fizik ak Astwonomi nan University of Rochester, te note, "Nou kounye a gen yon gwo kantite done eksperimantal ki, avèk èd nan Aprantisaj machin, yo ka itilize yo korije similasyon ak gid ajisteman an tan reyèl nan eksperyans.
Travay rechèch Betti ak Kanan la baze sou dènye pwogrè nan entèlijans atifisyèl jeneratif, yon teknik AI ki jenere done ak lòt fòm pwodiksyon, tankou tèks ak videyo. Ekip rechèch Inivèsite Rochester la ap itilize algoritm avanse sa yo pou rezoud pwoblèm fizik envès pou amelyore presizyon simulasyon yo. Pwogram Syans Enèji Depatman Enèji Etazini an (FES) te bay prèske $ 3 milyon dola nan sipò finansman pou rechèch sa a, ki espere yo dwe ranpli pa 2026.
Riccardo Betti te ajoute: "Objektif nou se amelyore prediksyon simulation avèk èd nan AI jeneratif ak avèk presizyon dedwi pwopriyete yo nan entèraksyon lazè-sib. Nou ap exploiter pouvwa a nan AI akselere lavni nan teknoloji fizyon."
Dr Varchas Gopalaswamy, yon syantis nan depatman teyori LLE a ak asistan pwofesè nan jeni mekanik, eta yo, "Yon fwa nou wè yon erè ant prediksyon yo simulation ak rezilta yo eksperimantal, nou yo kapab aplike aprantisaj machin yo rekonsilye de la." Li pli lwen eksplike, "Si yon varyab chanjman nan eksperyans lan, ka simulation a reponn kòmsadwa? Èske repons sa a ap reflete nan eksperyans lan? Sa a pral valide presizyon nan ipotèz nou yo ak detèmine si nou ka ajiste varyab la oswa devlope yon estrateji alèjman kòmsadwa kòmsadwa . " Gopalaswamy te ajoute, "Avèk analiz pi fon aprantisaj machin nan modèl nan done yo, nou te kapab fòmile ipotèz nouvo, eksplore diferan fenomèn fizik, ak konsepsyon pi bon eksperyans."
Gopalaswamy tou te note, "Youn nan defi yo nan konfwonte ICF se ke done yo fizyon eksperimantal nou itilize nan tren AI a te relativman limite konpare ak baz done a gwo nan foto chat. Nan ka sa a, li se patikilyèman difisil yo itilize done yo anpirik ki disponib. Pou ponpe diferans nan konesans.
Sosyete fizik Ameriken an te rekonèt travay Betti, Gopalaswamy, ak lòt syantis LLE ak prim John Dawson pou Ekselans nan rechèch Plasma Fizik pou reyalizasyon pyonye yo nan predi, konsepsyon, ak analize eksperyans implosion ak 30 lazè a OMEGA.
Entèlijans atifisyèl ak rechèch aprantisaj machin nan laboratwa a lazè Rochester te tou kontribye nan yon kantite dekouvèt pa Dustin Froula, direktè nan Plasma a ak ultrafast lazè Syans ak Jeni Divizyon, ak ekip li a. Sou kou a nan karyè li, Froula ak ekip li a te devlope yon varyete de teknik, ki gen ladan youn pou mezire tanperati plasma nan Thomson simaye, epi yo te menm kase nouvo tè nan "vole-konsantre" teknik oswa kontwole entansite lazè sou distans ki long. Ak aprantisaj machin yo revolusyone fason nou konsepsyon eksperyans, pèmèt nou bati pi bon lazer jan nou anvizaje enstalasyon pwochen-jenerasyon. "Li pli lwen eksplike," lazer yo te itilize nan yon varyete fason. Li pli lwen eksplike, "plizyè koulè nan spectre la nan gwo bout bwa a lazè pral ede plasma a difize nan gwo bout bwa a pi plis efikasite, ak AI ede nou konprann entèraksyon yo konplèks ant sa yo koulè diferan ak plasma la."
Finalman, Sant Depatman Enèji a pou Rechèch Fusion Nikleyè te bay LLE deziyasyon yon sant rechèch nasyonal ki fèt pou avanse enèji fizyon inèrsyèl (IFE), yon teknoloji pwomèt enèji pwòp ki depann sou fizyon an nan idwojèn lou (Deuterium ak atòm tritium) pwodwi enèji.
Depann sou fòs rechèch entèdisiplinè yo nan Inivèsite nan Rochester, LLE te avèk siksè rekrite plizyè elèv yo amelyore aplikasyon an nan entèlijans atifisyèl ak aprantisaj machin nan rechèch convergent.
Dapre Gopalaswamy, "bi nou se enspire elèv yo ak yon pasyon kontinye pou aprann machin plis amelyore presizyon nan zouti dyagnostik nou an. Vreman vre, nou bezwen ekspè AI. Sepandan, wòl nan fizisyen se endispansab asire ke modèl yo kòrèk ak syantifikman son.
Li te ajoute, "Kòm nasyon an tranzisyon nan enèji netwaye ak pouvwa dirab, aplikasyon an nan AI nan rechèch fizyon se pwomèt epi yo ka vin yon jaden mendèv émergentes."
Valeri Goncharov, Direktè Divizyon Teyori LLE a ak Pwofesè Asistan Rechèch nan Depatman Jeni Mechanical, te note, "entèlijans atifisyèl se yon zouti enpòtan pou gide rechèch nou yo. Pa optimize zouti sa yo, nou ka amelyore rezilta rechèch nou yo. Pandan ke zouti sa yo fasilite rechèch , fòs la kondwi pou inovasyon toujou tij soti nan entèlijans nou an.
