باحثون أمريكيون يطورون شريحة عصبية فائقة التوصيل تعالج مليون عينة بلازما مدمجة في الثانية

ابتكر العلماء في ولاية نيويورك شريحة عصبية فائقة التوصيل، يُقال إنها قادرة على معالجة حوالي مليون عينة بلازما مدمجة في الثانية. تم تصميم هذه الشريحة الجديدة من نوعها، والمعروفة باسم Super Intelligence (SI)، بواسطة باحثين من مختبر بروكهافن الوطني (Brookhaven National Laboratory, BNL). يتعاون هذا المشروع مع مختبر بلازما في جامعة برينستون (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL)، ومرافق DIII-D الوطنية للاندماج، وشركة Great Sky للتكنولوجيا في ولاية كولورادو.

وظائف الشريحة العصبية فائقة التوصيل

أشار مختبر BNL إلى أن هذه الشريحة تعتمد على الدوائر فائقة التوصيل لمحاكاة الشبكات العصبية البشرية، مما قد يحسن في النهاية طريقة مراقبة وتحكم البلازما الساخنة في مفاعلات الاندماج. أظهرت الاختبارات في المختبر أن الشريحة قادرة على اكتشاف سلوك البلازما الشاذ والتنبؤ بعدم الاستقرار. قال الدكتور ريتشارد باتري (Richard Buttery)، مدير DIII-D: "من المدهش رؤية الفريق يستخدم هذه الشريحة الجديدة لمعالجة بيانات التوكاماك الخاصة بنا." يعتقد الفريق أن هذه التقنية يمكن أن تدعم أنظمة تحكم أكثر سرعة وموثوقية لمفاعلات الاندماج.

تستخدم مفاعلات الاندماج المجالات المغناطيسية لتقييد البلازما الساخنة عند درجات حرارة تتراوح بين 100 إلى 150 درجة مئوية (180 إلى 270 درجة فهرنهايت)، وهي درجة حرارة تعادل حوالي عشرة أضعاف حرارة مركز الشمس. ومع ذلك، فإن حالة البلازما تتغير بسرعة، لذا فإن المراقبة في الوقت الحقيقي أمر بالغ الأهمية للحفاظ على استقرارها. يتطلب ذلك حواسيب قادرة على معالجة كميات ضخمة من البيانات تقريبًا في الوقت الفعلي، لكن أنظمة الحوسبة التقليدية المعتمدة على السيليكون لا تستطيع معالجة هذه الكميات الكبيرة من البيانات بسرعة. يمكن لهذه الشريحة العصبية فائقة التوصيل الجديدة معالجة الإشارات بسرعة عالية، وتستخدم ترتيب الدوائر فائقة التوصيل لمحاكاة الروابط الموجودة في الدماغ البشري.

لإجراء الاختبارات، جمع العلماء بيانات من منشأة DIII-D للاندماج في كاليفورنيا، حيث تم تقييم قدرتها على التعرف على الأنشطة البلازمية الشاذة والتنبؤ بالاضطرابات في اختبارين. تم جمع البيانات بمعدل مليون عينة في الثانية، وقد استجابت الشريحة بنجاح لهذا المعدل.

قال الدكتور شينجاي يوي (Shinjae Yoo)، مدير قسم CDS AI والباحث الرئيسي في المشروع: "هذه منصة قوية يمكن استخدامها لتنفيذ العديد من خوارزميات SI التي طورها فريق مختبر بروكهافن." بالإضافة إلى ذلك، تضمنت التجربة الثالثة التي أجراها الفريق بيانات بلازما تم توليدها بواسطة TORAX. تم تطوير هذا النظام بواسطة فريق الاندماج في Google DeepMind، وهو محاكي نقل توكاماك قابل للاشتقاق. خلال التجربة، قامت الشريحة بتحليل الإشارات للتنبؤ بحدوث عدم الاستقرار المسنن، الذي يتضمن التغيرات السريعة في حالة البلازما.

التطبيقات المحتملة للشريحة

أظهرت النتائج أن الشبكات العصبية فائقة التوصيل قد تدعم المراقبة والتثبيت الفوري للبلازما. وأكد ستيفن كاولي (Steven Cowley)، مدير PPPL، على أهمية إنشاء أنظمة تحكم أسرع لمفاعلات الاندماج. وأضاف: "نحن نبني آلات الاندماج لعصر SI، وهذه الشريحة تستمد البيانات مباشرة من التوكاماك بمعدل مئات الآلاف من العينات في الثانية، وتحافظ على السرعة."

أفادت شركة Great Sky أن هذه المعدات هي أكبر شريحة عصبية فائقة التوصيل تم تطويرها حتى الآن. يُقال إن شرائح مشابهة قد تجد تطبيقات في الحوسبة الكمومية، وأمن الشبكات، وتحليل بيانات الأشعة السينية عالية السرعة. حاليًا، يعمل الفريق على تطوير شريحة جديدة بحجم شبكة عصبية تعادل عشرة أضعاف التصميمات الحالية، مع خطط لعرض هذه الأجهزة في بداية عام 2027 في BNL، ثم إجراء اختبارات على توكاماك DIII-D في تجارب الاندماج في وقت لاحق من ذلك العام. قال جيف شينلاين (Jeff Shainline)، مؤسس الشركة والرئيس التنفيذي، في بيان صحفي: "هذه مجرد بداية، حيث أن تصميم هذه الأجهزة الذكية له إمكانيات هائلة في تطبيقات الاندماج وغيرها من التقنيات المتقدمة."

تأثير الشريحة العصبية فائقة التوصيل على تقنية الاندماج

يمثل تطوير الشريحة العصبية فائقة التوصيل تقدمًا مهمًا في تقنية الاندماج، حيث يمكنها معالجة كميات ضخمة من البيانات بسرعة عالية، وهو أمر حيوي للحفاظ على استقرار البلازما. مع استمرار تطور تقنية مفاعلات الاندماج، تزداد الحاجة إلى أنظمة مراقبة وتحكم في الوقت الحقيقي. إن التطبيق الناجح لهذه الشريحة لا يحسن فقط الأبحاث الحالية في مجال الاندماج، بل قد يدفع أيضًا تطوير مجالات تكنولوجيا عالية أخرى، مما يظهر إمكانياتها في تطبيقات التقنية المستقبلية.