Chip ispirato al cervello regge il plasma da fusione in laboratorio

All'interno di un reattore a fusione, il plasma, il gas surriscaldato da cui dipende la fusione, è trattenuto da campi magnetici, e le sue condizioni possono cambiare rapidamente. Su un nuovo chip superconduttore, i dati di un tokamak reale sono appena stati elaborati alla massima velocità: circa un milione di campioni al secondo, con il chip che sta al passo.

Il collo di bottiglia è il calcolo. Il monitoraggio in tempo reale richiede macchine capaci di elaborare enormi volumi di dati quasi istantaneamente, e i sistemi tradizionali basati sul silicio faticano a farlo abbastanza in fretta. Il chip è stato progettato dai ricercatori del Brookhaven National Laboratory, un laboratorio del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, con il Princeton Plasma Physics Laboratory, il DIII-D National Fusion Facility e la società del Colorado Great Sky. I suoi circuiti superconduttori sono disposti in modo da imitare le connessioni del cervello umano, ed è per questo che il team lo descrive come ispirato al cervello.

I test sono stati condotti sui dati del tokamak DIII-D, un centro di ricerca sulla fusione in California gestito da General Atomics. Due di essi hanno chiesto al chip di individuare attività anomale del plasma e di prevedere le disruzioni. Il team riferisce che il chip ha rilevato comportamenti anomali e previsto instabilità nei test di laboratorio. Un terzo esperimento ha utilizzato dati simulati provenienti da TORAX, un simulatore di trasporto del nucleo di tokamak sviluppato dal team di fusione di Google DeepMind, nel quale il chip ha previsto l'insorgere di instabilità a dente di sega, cioè rapidi cambiamenti delle condizioni del plasma. I risultati suggeriscono che le reti neurali superconduttrici potrebbero un giorno sostenere il monitoraggio e la stabilizzazione del plasma in tempo reale.

A cambiare è la velocità del ciclo di controllo. Per gli operatori dei futuri reattori a fusione, un modo più rapido e affidabile di sorvegliare il plasma e segnalare i problemi prima che si aggravino sarebbe un vantaggio concreto. Il calendario prevede un chip con una rete neurale 10 volte più grande, da presentare a Brookhaven all'inizio del 2027, per poi testarlo al DIII-D durante gli esperimenti sulla fusione più avanti nello stesso anno. Lo stesso tipo di chip potrebbe, secondo Great Sky, trovare impiego nel calcolo quantistico, nella cybersicurezza e nell'analisi ad alta velocità dei dati a raggi X, ma non è stata annunciata alcuna data per la commercializzazione.

«Questo è solo l'inizio», ha dichiarato Jeff Shainline, fondatore e amministratore delegato di Great Sky. Per ora il chip è un prototipo di laboratorio, e la domanda è se i suoi risultati reggeranno quando la versione più grande si confronterà con gli esperimenti di un reattore reale.