Umjetna inteligencija u američkom tokamaku DIII-D predvidjela je nestabilnost plazme oko 200 milisekundi prije nego što se trebala razviti. Sustav je zatim preusmjerio mikrovalni snop kojim se plazma zagrijava i spriječio nastanak poremećaja.
Sustav PACMAN razvili su znanstvenici Sveučilišta Princeton i Laboratorija za fiziku plazme Princeton (PPPL). Ispitali su ga u pet različitih pokusa na postrojenju DIII-D u San Diegu.
Odluke u djeliću sekunde
Tokamak magnetskim poljima zadržava plazmu, vrući ionizirani plin u kojem se proučavaju uvjeti za nuklearnu fuziju. Jedan je od glavnih izazova zadržati dovoljno topline u plazmi. To zahtijeva stalne prilagodbe rada uređaja, a pojedini se poremećaji razvijaju prebrzo da bi čovjek stigao reagirati.
PACMAN obično obradi mjerenja i izračuna upravljačke naredbe za oko 20 milisekundi. Taj se postupak neprekidno ponavlja tijekom pokusa. Sustav tako prati promjene i prilagođava naredbe novim podacima.
U pokusu u kojem je spriječen poremećaj model je predviđao nestabilnost poznatu pod engleskim nazivom tearing mode. Upravljački program na temelju tog predviđanja promijenio je usmjeravanje mikrovalnog snopa. Kod uobičajenog pristupa takva se nestabilnost najprije otkrije, a zatim pokušava potisnuti, što može pogoršati radne uvjete u plazmi.
Pet pokusa s različitim zadacima
PACMAN povezuje modele strojnog učenja s programima koji upravljaju uređajem. Modeli procjenjuju stanje plazme ili predviđaju što bi se u njoj moglo dogoditi, a upravljački programi određuju potrebne promjene, primjerice snage zagrijavanja ili dovoda plina.
Istraživači su taj pristup ispitali i pri predviđanju naglih izboja energije s ruba plazme, upravljanju valovima koje pobuđuju brze čestice te prilagodbi gustoće i rotacije plazme. U jednom pokusu model uvježban učenjem potkrepljivanjem upravljao je sustavima zagrijavanja.
Različiti modeli mogu koristiti ista obrađena mjerenja i slati naredbe kroz zajednički sustav. Novi modeli tako se mogu uključiti bez ponovne izrade cijelog sustava za povezivanje s uređajem. Izvedbu i rezultate autori opisuju u novom znanstvenom radu u časopisu Nuclear Fusion.
Ciljeve pokusa i dopuštene granice rada opreme i dalje određuju znanstvenici. Sustav provjerava naredbe prije nego što ih proslijedi uređaju, a istraživači nakon pokusa pregledavaju rezultate i prilagođavaju modele.
Brzina ostaje ograničenje i za PACMAN. Autori navode da nije prikladan za pojave koje se razvijaju brže od njegova radnog ciklusa. Među njima su određeni pomaci plazme koji mogu prekinuti pražnjenje u manje od milisekunde.
