瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)管理的瑞士等離子體中心(SPC)在等離子體物理學(xué)和等離子體控制方法方面擁有幾十年的經(jīng)驗(yàn)。DeepMind是一家在2014年被Google收購的科學(xué)發(fā)現(xiàn)公司，致力于 “解決智能問題，推動科學(xué)和人類發(fā)展”。他們共同開發(fā)了一種基于深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的新的等離子體磁控制方法，并在SPC的托卡馬克研究設(shè)施TCV中首次將其應(yīng)用于真實(shí)世界的等離子體。他們的研究剛剛發(fā)表在《 自然 》雜志上。

托卡馬克是用于進(jìn)行核聚變研究的甜甜圈形狀的設(shè)備，SPC是世界上少數(shù)幾個(gè)擁有一個(gè)正在運(yùn)行的研究中心之一。這些設(shè)備利用強(qiáng)大的磁場將等離子體限制在極高的溫度下--數(shù)億攝氏度，甚至比太陽核心還要熱--以便在氫原子之間發(fā)生核聚變。核聚變釋放的能量正在被研究用于發(fā)電。SPC的托卡馬克裝置的獨(dú)特之處在于它允許各種等離子體配置，因此它被稱為可變配置托卡馬克(TCV)。這意味著科學(xué)家可以用它來研究限制和控制等離子體的新方法。一個(gè)等離子體的配置與它的形狀和在設(shè)備中的位置有關(guān)。

托卡馬克裝置通過一系列磁線圈形成和維持等離子體，這些磁線圈的設(shè)置，特別是電壓，必須得到仔細(xì)控制。否則，等離子體可能會與容器壁發(fā)生碰撞并惡化。為了防止這種情況發(fā)生，SPC的研究人員在TCV托卡馬克中使用之前，首先在一個(gè)模擬器上測試他們的控制系統(tǒng)配置。“我們的模擬器是基于20多年的研究，并不斷地更新，”SPC的科學(xué)家和該研究的共同作者Federico Felici說。“但即便如此，仍然需要長時(shí)間的計(jì)算來確定控制系統(tǒng)中每個(gè)變量的正確值。這就是我們與DeepMind的聯(lián)合研究項(xiàng)目的意義所在。”

DeepMind的專家們開發(fā)了一種可以創(chuàng)建和維護(hù)特定等離子體配置的人工智能算法，并在SPC的模擬器上對其進(jìn)行訓(xùn)練。

DeepMind也從這個(gè)聯(lián)合研究項(xiàng)目中得到了很多，說明了采取多學(xué)科方法對雙方的好處。DeepMind的高級研究工程師、該研究的共同作者Brendan Tracey說：“與SPC的合作推動了我們改進(jìn)強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法，并因此可以加速融合等離子體的研究。”

這個(gè)項(xiàng)目應(yīng)該為EPFL尋求與外部組織的其他聯(lián)合研發(fā)機(jī)會鋪平道路。Fasoli說：“我們總是對創(chuàng)新的雙贏合作持開放態(tài)度，在這種合作中我們可以分享想法和探索新的觀點(diǎn)，從而加快技術(shù)發(fā)展的步 伐。”

關(guān)鍵詞： 等離子體 控制方法 核聚變研究 研究中心