Une puce inspirée du cerveau suit le rythme d'un plasma de fusion

Au cœur d'un réacteur à fusion, le plasma, ce gaz surchauffé dont dépend la fusion, est maintenu en place par des champs magnétiques, et ses conditions peuvent changer rapidement. Sur une nouvelle puce supraconductrice, des données provenant d'un véritable tokamak viennent d'être traitées à pleine vitesse : environ un million d'échantillons par seconde, la puce suivant le rythme.

Le goulot d'étranglement, c'est le calcul. La surveillance en temps réel exige des machines capables d'absorber des volumes de données énormes presque instantanément, et les systèmes classiques à base de silicium peinent à aller assez vite. La puce a été conçue par des chercheurs du Laboratoire national de Brookhaven, un laboratoire du département américain de l'Énergie, avec le Laboratoire de physique des plasmas de Princeton, l'installation nationale de fusion DIII-D et la société basée dans le Colorado Great Sky. Ses circuits supraconducteurs sont disposés de manière à imiter les connexions du cerveau humain, raison pour laquelle l'équipe la qualifie d'inspirée du cerveau.

Les tests ont été menés sur des données du tokamak DIII-D, une installation de recherche sur la fusion située en Californie et exploitée par General Atomics. Deux d'entre eux ont demandé à la puce de repérer une activité inhabituelle du plasma et de prédire des disruptions. L'équipe indique que la puce a détecté des comportements inhabituels et prédit des instabilités lors des tests en laboratoire. Une troisième expérience a utilisé des données simulées issues de TORAX, un simulateur de transport du cœur des tokamaks développé par l'équipe fusion de Google DeepMind, dans lequel la puce a prédit l'apparition d'instabilités en dents de scie, c'est-à-dire des changements rapides des conditions du plasma. Les résultats laissent penser que les réseaux de neurones supraconducteurs pourraient, à terme, soutenir la surveillance et la stabilisation du plasma en temps réel.

Ce qui change, c'est la vitesse de la boucle de contrôle. Pour les exploitants des futurs réacteurs à fusion, un moyen plus rapide et plus fiable de surveiller le plasma et de signaler les problèmes avant qu'ils ne s'aggravent représenterait un gain concret. Le calendrier : une puce dotée d'un réseau de neurones dix fois plus grand est prévue, à présenter à Brookhaven début 2027, puis à tester sur DIII-D lors d'expériences de fusion plus tard dans l'année. La même famille de puces pourrait, selon Great Sky, trouver des applications en informatique quantique, en cybersécurité et dans l'analyse à haut débit de données de rayons X, mais aucune date de commercialisation n'a été annoncée.

« Ce n'est que le début », a déclaré Jeff Shainline, fondateur et PDG de Great Sky. Pour l'heure, la puce reste un prototype de laboratoire, et la question est de savoir si ses résultats tiendront lorsque la version plus grande sera confrontée aux expériences d'un véritable réacteur.