- Wissenschaftler haben einen supraleitenden neuronalen Chip entwickelt, der etwa eine Million Proben pro Sekunde verarbeiten kann.
- Der Chip kann menschliche neuronale Netzwerke simulieren und die Überwachung und Kontrolle von Fusionsreaktoren verbessern.
- Experimente zeigen, dass der Chip effektiv Plasma-Anomalien erkennen und Instabilitäten vorhersagen kann.
- In Zukunft könnte der Chip in Bereichen wie Quantencomputing und Netzwerksicherheit eingesetzt werden.
Wissenschaftler aus dem Bundesstaat New York haben einen neuartigen supraleitenden neuronalen Chip entwickelt, der Berichten zufolge etwa eine Million Fusionsplasma-Proben pro Sekunde verarbeiten kann. Dieser neue Super Intelligence (SI) Computerchip wurde von Forschern des Brookhaven National Laboratory (BNL) des US-Energieministeriums entworfen. Das Projekt wird in Zusammenarbeit mit dem Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL), der DIII-D National Fusion Facility und dem Technologieunternehmen Great Sky aus Colorado durchgeführt.
Funktion des supraleitenden neuronalen Chips
BNL weist darauf hin, dass dieser Chip auf supraleitenden Schaltkreisen basiert, um menschliche neuronale Netzwerke zu simulieren, was letztendlich die Überwachung und Kontrolle von heißen Plasmen in Fusionsreaktoren verbessern könnte. Labortests zeigen, dass der Chip in der Lage ist, anomales Plasma-Verhalten zu erkennen und Instabilitäten vorherzusagen. Richard Buttery, Direktor von DIII-D, äußerte sich: „Es ist erstaunlich zu sehen, wie das Team mit diesem neuartigen Chip unsere Tokamak-Daten verarbeitet.“ Das Team ist überzeugt, dass diese Technologie schnellere und zuverlässigere Kontrollsysteme für Fusionsreaktoren unterstützen kann.
Fusionsreaktoren nutzen Magnetfelder, um heißes Plasma bei extremen Temperaturen von 100 bis 150 Grad Celsius (180 bis 270 Grad Fahrenheit) einzusperren, was etwa zehnmal so heiß ist wie der Kern der Sonne. Allerdings ändert sich der Plasma-Zustand schnell, weshalb die Echtzeitüberwachung entscheidend für die Stabilität ist. Dies erfordert Computer, die in der Lage sind, große Datenmengen nahezu in Echtzeit zu verarbeiten, während herkömmliche silikonbasierte Computersysteme nicht in der Lage sind, solch große Datenmengen schnell zu verarbeiten. Dieser innovative supraleitende neuronale Chip kann Signale mit extrem hoher Geschwindigkeit verarbeiten und verwendet supraleitende Schaltkreise, um die Verbindungen zu simulieren, die im menschlichen Gehirn vorhanden sind.
Um Tests durchzuführen, sammelten die Wissenschaftler Daten von der DIII-D Tokamak Fusionsforschungseinrichtung in Kalifornien. Zwei Tests bewerteten die Fähigkeit des Chips, anomale Plasma-Aktivitäten zu erkennen und Störungen vorherzusagen. Die Daten wurden mit einer Geschwindigkeit von einer Million Proben pro Sekunde gesammelt, und der Chip konnte mit dieser Geschwindigkeit erfolgreich umgehen.
Dr. Shinjae Yoo, Direktor der CDS AI-Abteilung und Hauptforscher des Projekts, erklärte: „Dies ist eine leistungsstarke neue Plattform, die für die Implementierung vieler SI-Algorithmen, die von unserem Brookhaven-Labor-Team entwickelt wurden, verwendet werden kann.“ Darüber hinaus beinhaltete das dritte Experiment des Teams simulierte Plasma-Daten, die von TORAX generiert wurden. Dieses System ist ein differenzierbarer Tokamak-Kerntransport-Simulator, der vom Fusionsteam von Google DeepMind entwickelt wurde. Während des Experiments analysierte der Chip Signale, um das Auftreten von Zackeninstabilitäten vorherzusagen, was mit schnellen Veränderungen des Plasma-Zustands zusammenhängt.
Potenzielle Anwendungen des Chips
Die Ergebnisse zeigen, dass supraleitende neuronale Netzwerke die Echtzeitüberwachung und Stabilisierung von Plasma unterstützen könnten. Steven Cowley, Direktor des PPPL, betonte die Bedeutung der Schaffung schnellerer Kontrollsysteme für Fusionsreaktoren. Er fügte hinzu: „Wir bauen Fusionsmaschinen für das SI-Zeitalter, und dieser Chip erhält Daten direkt von Tokamak, mit Millionen von Proben pro Sekunde und hält die Geschwindigkeit aufrecht.“
Great Sky gab an, dass das Gerät ihr bisher größter supraleitender neuronaler Chip ist. Berichten zufolge könnten ähnliche Chips in Quantencomputing, Netzwerksicherheit und Hochgeschwindigkeits-Röntgendatenanalyse Anwendung finden. Derzeit arbeitet das Team an einem neuen Chip, dessen neuronales Netzwerk zehnmal so groß ist wie das bestehende Design, mit dem Ziel, die Hardware Anfang 2027 im BNL vorzustellen und später im Jahr in Fusionsversuchen am DIII-D Tokamak zu testen. Jeff Shainline, Gründer und CEO von Great Sky, erklärte in einer Pressemitteilung: „Das ist erst der Anfang, das Design dieser KI-Hardware hat enormes Potenzial für Anwendungen in der Fusion und anderen technologischen Grenzen.“
Einfluss des supraleitenden neuronalen Chips auf die Fusions-Technologie
Die Entwicklung des supraleitenden neuronalen Chips markiert einen bedeutenden Fortschritt in der Fusions-Technologie, da er in der Lage ist, große Datenmengen mit extrem hoher Geschwindigkeit zu verarbeiten, was entscheidend für die Stabilität des Plasmas ist. Mit der fortschreitenden Entwicklung der Fusionsreaktortechnologie wächst die Nachfrage nach Echtzeitüberwachungs- und Kontrollsystemen. Der erfolgreiche Einsatz dieses Chips könnte nicht nur die aktuelle Fusionsforschung verbessern, sondern auch die Entwicklung anderer Hochtechnologiebereiche vorantreiben und sein Potenzial für zukünftige technologische Anwendungen aufzeigen.