Как ИИ может помочь осуществить синтез из лаборатории в энергосистему к 2030-м годам

Глобальное стремление к термоядерной энергии – потенциально безопасному, многочисленному источнику энергии с нулевым выбросом углерода – вступило в решающую фазу. согласно в Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ).

В новой дорожной карте термоядерного синтеза, опубликованной Министерством энергетики США в октябре, показано, как эта технология может войти в энергетический баланс этой страны к началу 2030-х годов.

«Fusion реален, близок и готов к скоординированным действиям», сказал Жан-Поль Аллен, заместитель директора департамента наук о термоядерной энергетике.

Искусственный интеллект (ИИ) может помочь превратить эту цель в реальность.

В тот же день, когда Министерство энергетики США объявило о своей национальной стратегии по ускорению разработки и коммерциализации термоядерной энергии, исследовательская компания в области искусственного интеллекта Google DeepMind и стартап в области термоядерной энергетики Commonwealth Fusion Systems (CFS) объявили об исследовательском партнерстве, которое поможет ускорить сроки доставки термоядерной энергии в сеть.

«Сочетание нашего опыта в области искусственного интеллекта с передовым оборудованием CFS делает это партнерство идеальным для продвижения фундаментальных открытий в области термоядерной энергетики на благо мирового исследовательского сообщества и, в конечном итоге, всего мира», — написала команда Google DeepMind по термоядерному синтезу в своем сообщении. сообщение в блоге.

Министр энергетики США Крис Райт подчеркнул растущую роль искусственного интеллекта, отметив его потенциал для достижения прорывов в материаловедении, цифровом моделировании процессов звездного синтеза и молекулярной динамике. «Трудно переоценить каталитический эффект искусственного интеллекта», — сказал он. сказал.

Термоядерный синтез, процесс, который питает Солнце и звезды, обещает почти безграничную энергию без выбросов углекислого газа или долгоживущих отходов, что волнует ученых с 1950-х годов. Хотя достижение чистого прироста энергии уже давно является научной проблемой, прогресс ускоряется по многим направлениям, что ставит технологию в поле зрения Всемирного экономического форума. Совет глобального будущего по вопросам энергетических технологий.

С 1980-х годов 33 страны и тысячи инженеров и ученых сотрудничали, чтобы построить и эксплуатировать «токамак» – устройство магнитного синтеза – как часть ИТЭР проект, крупнейший в мире эксперимент по термоядерному синтезу.

Параллельно правительства, коммунальные предприятия и частный сектор расширяют экосистему термоядерного синтеза. По меньшей мере 45 компаний во всем мире стремятся к коммерческому термоядерному синтезу, и МАГАТЭ сообщает, что более 160 термоядерных установок в настоящее время находятся в эксплуатации, строятся или планируются. Ранние соглашения о покупке электроэнергии с такими конечными пользователями, как Google, глобальная энергетическая компания Eni и Microsoft, сигнализируют о растущем доверии в отрасли.

Одним из наиболее очевидных признаков того, что термоядерный синтез переходит из научного эксперимента в коммерческую реальность, является веха, отмеченная в МАГАТЭ Мировой обзор фьюжн-2025: первое в мире глобальное моделирование использования термоядерной энергии.

В исследовании, проведенном Массачусетским технологическим институтом, прогнозируется, что выработка термоядерной энергии вырастет с 2 ТВт-ч в 2035 году до 375 ТВт-ч в 2050 году, достигнув почти 25 000 ТВт-ч к 2100 году. Анализ подчеркивает потенциал термоядерной энергетики добавить триллионы долларов к мировому валовому внутреннему продукту, поскольку спрос на чистую электроэнергию резко возрастает.

Моделирование также подчеркивает экономическую ценность термоядерного синтеза: по мере роста спроса на экологически чистую электроэнергию, термоядерный синтез может добавить триллионы долларов к мировому валовому внутреннему продукту, по данным МАГАТЭ.

Правительства все чаще рассматривают синтез как стратегический. Недавний отчет Швейцарская компания EconSight, которая отслеживает технологические тенденции и патенты, показывает, что Китай лидирует в этой области, подав 67% термоядерных патентов мирового класса в период с 2016 по 2023 год по сравнению с 19% в США и 5% в Европе.

Однако остаются серьезные препятствия, прежде чем термоядерный синтез станет основным элементом энергетического баланса. Контролировать плазму при термоядерном синтезе с магнитным удержанием сложно, поскольку она должна оставаться замкнутой и в стабильном, определенном объеме в течение длительного периода. Тепло и давление вызывают расширение, но любой контакт со стенками реактора мгновенно охлаждает его и останавливает реакцию термоядерного синтеза.

Теперь DeepMind применит эти инструменты к программе CFS. Сочетание TORAX с обучением с подкреплением или методами эволюционного поиска, такими как АльфаЭволювАгенты ИИ могут исследовать огромное количество операционных сценариев, определяя наиболее эффективные пути чистого производства энергии.

DeepMind также разрабатывает пилотный вариант искусственного интеллекта для управления магнитными конфигурациями, оптимизации термоядерной мощности и управления тепловой нагрузкой для реактора SPARC CFS под Бостоном.

CFS намерена запустить свою первую термоядерную установку в масштабе сети в начале 2030-х годов и уже заключила соглашения о поставках с Google и Eni, последняя оценивается в более 1 миллиарда долларов. Обе компании также являются инвесторами. Компания CFS заявляет, что при отсутствии ограничений в материалах и ресурсах к 2050 году она сможет производить до 1000 растений в год.

CFS соревнуется с Helion, еще одним американским термоядерным стартапом, поддерживаемым генеральным директором OpenAI Сэмом Альтманом, который планирует запустить термоядерную электростанцию к 2028 году и подписал контракт с Microsoft в качестве своего первого партнера.

По мере того, как ИИ ускоряет путь к коммерциализации, термоядерная энергия превращается из амбициозного научного проекта в один из самых важных рынков века.