NVIDIA y DeepMind se lanzan a la fusión: la IA predecirá la dinámica del plasma entre pulsos

Commonwealth Fusion Systems creará un gemelo digital de la instalación termonuclear SPARC, que deberá calcular el comportamiento del plasma más rápido de lo que los científicos alcanzan a preparar el siguiente experimento. Los desarrolladores quieren obtener una predicción del pulso plasmático completo en menos de 20 minutos y usar el resultado para ajustar el siguiente disparo. Por ahora es un objetivo del proyecto: SPARC aún se está construyendo, y la velocidad y la precisión anunciadas de los cálculos deben comprobarse en una instalación en funcionamiento.

SPARC pertenece a las instalaciones tipo tokamak. Dentro de la cámara toroidal, potentes imanes mantienen el plasma incandescente, en el que deberían fusionarse núcleos atómicos ligeros y liberarse energía. Antes de cada pulso, los físicos deben elegir numerosos parámetros, desde el calentamiento hasta la configuración del campo magnético, y luego calcular si el plasma permanecerá estable y cómo cambiará durante el experimento.

Los modelos físicos detallados pueden describir lo que ocurre con gran precisión, pero requieren muchos recursos computacionales. El nuevo sistema debe acelerar el trabajo mediante la combinación de varios programas de simulación del plasma y modelos más rápidos, entrenados con los resultados de cálculos complejos. Estos últimos no recalculan toda la física desde cero, sino que aprenden a reproducir rápidamente el resultado para un conjunto dado de condiciones.

La plataforma incluirá los programas M3D-C1, TRANSP y XGC, que calculan distintos procesos dentro del plasma. Los desarrolladores también cargarán en el sistema los resultados de experimentos termonucleares anteriores y grandes conjuntos de simulaciones por ordenador. La inteligencia artificial ayudará a buscar modos de operación adecuados y a evaluar más rápidamente qué sucederá después de cambiar los parámetros de la instalación.

La principal diferencia del proyecto frente a una simulación informática convencional aparecerá tras el arranque de SPARC. El modelo digital recibirá los resultados de pulsos reales, comparará la predicción con las lecturas de la instalación y tendrá en cuenta las discrepancias en los cálculos siguientes. Los desarrolladores esperan que entre dos experimentos el sistema tenga tiempo de analizar el lanzamiento anterior y proponer parámetros para el siguiente.

Antes de conectar la plataforma a SPARC, los físicos probarán los métodos en una instalación termonuclear ya operativa. Las pruebas deben mostrar cuán exactamente los modelos acelerados reproducen el comportamiento real del plasma y si se puede confiar en sus predicciones al elegir el siguiente régimen. Por eso el cálculo en menos de 20 minutos aún no puede considerarse un resultado alcanzado.

El trabajo entró en la segunda fase del programa estadounidense Genesis Mission. El proyecto reúne a cuatro laboratorios nacionales del Departamento de Energía de Estados Unidos y a varias empresas tecnológicas, incluidas NVIDIA, Google DeepMind, Synopsys y General Atomics. El equipo tendrá acceso a superordenadores y a los datos acumulados de experimentos termonucleares.

Commonwealth Fusion Systems construye SPARC como un paso hacia la futura central eléctrica ARC. La compañía espera que la instalación pueda extraer más energía de las reacciones termonucleares de la que se necesite para calentar directamente el plasma. Solo futuros experimentos podrán confirmar este régimen. Si el gemelo digital aprende a predecir el comportamiento del plasma con suficiente rapidez y precisión, los físicos podrán probar más variantes entre los disparos y dedicar menos tiempo a buscar modos operativos por ensayo y error.