Новый ИИ улучшает контроль плазмы в термоядерных реакторах

Иллюстрация анализа данных с датчиков с помощью искусственного интеллекта. Автор: Bumper DeJesus / Princeton University

Ученые Принстонского университета разработали искусственный интеллект Diag2Diag, который восстанавливает недостающие данные о плазме в термоядерных реакторах. Технология работает по принципу восстановления звука в фильме на основе видеоряда.

«Мы нашли способ брать данные с одних датчиков системы и генерировать синтетическую версию данных для других типов датчиков», — пояснил ведущий автор исследования Азарахш Джалалванд. Синтетические данные соответствуют реальным измерениям и предоставляют более детальную информацию, чем могут дать физические сенсоры.

Разработка позволит повысить надежность контроля плазмы при одновременном сокращении сложности и стоимости будущих термоядерных систем. Diag2Diag также может найти применение в космических аппаратах и роботизированной хирургии, обеспечивая надежность в критических условиях.

Исследование проводилось международной коллаборацией ученых из Принстонского университета, Принстонской лаборатории физики плазмы, Университета Чунг-Анг, Колумбийского университета и Национального университета Сеула. Все данные для обучения ИИ были собраны в ходе экспериментов на установке DIII-D National Fusion Facility.

Перспективы для коммерческого термоядерного синтеза

Технология особенно важна для диагностики Томсоновского рассеяния, которая измеряет температуру и плотность электронов в плазме. Diag2Diag предоставляет данные о краевой области плазмы (пьедестале), где традиционные измерения затруднены.

Обзор мультимодальной системы Diag2Diag. Автор: Nature Communications (2025)

«Современные экспериментальные токамаки имеют множество диагностических систем, но будущие коммерческие реакторы потребуют гораздо меньше датчиков», — отметил сотрудник PPPL СанКён Ким. Это сделает термоядерные реакторы более компактными и снизит затраты на обслуживание.

ИИ также помог подтвердить теорию о подавлении edge-localized modes (ELM) — опасных энергетических выбросов в реакторах. Diag2Diag предоставил новые доказательства теории «магнитных островов», которые выравнивают температуру и плотность плазмы на ее краю.

Ученые уже планируют расширить область применения Diag2Diag для других диагностических систем в термоядерных исследованиях и смежных областях.