アメリカの研究者が超伝導神経チップを開発、毎秒百万個の融合プラズマサンプルを処理

ニューヨーク州に位置する科学者たちは、毎秒約百万個の融合プラズマサンプルを処理できる超伝導神経チップを初めて創造したと報じられている。この新型の超知能（Super Intelligence, SI）コンピューターチップは、アメリカエネルギー省のブルックヘブン国立研究所（Brookhaven National Laboratory, BNL）の研究者によって設計された。このプロジェクトは、プリンストンプラズマ物理学研究所（Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL）、DIII-D国家融合施設、そしてコロラド州のテクノロジー企業Great Skyと協力している。

超伝導神経チップの機能

BNLは、このチップが超伝導回路を利用して人間の神経ネットワークを模倣し、最終的には融合炉の熱プラズマの監視と制御の方法を改善する可能性があると指摘している。実験室のテストでは、このチップが異常なプラズマの挙動を検出し、不安定性を予測できることが示された。DIII-Dの所長リチャード・バタリー（Richard Buttery）博士は、「チームがこの革新的なチップを使って私たちのトカマクデータを処理するのを見て、本当に驚いている」と述べた。このチームは、この技術がより迅速で信頼性の高い融合炉制御システムを支えることができると信じている。

融合炉は、磁場を利用して熱プラズマを摂氏100度から150度（華氏180度から270度）の極端な温度に制限する。この温度は太陽の中心の約10倍である。しかし、プラズマの状態は急速に変化するため、リアルタイムでの監視がその安定性を保つために重要である。これには、ほぼ即時に大量のデータを処理できるコンピュータが必要だが、従来のシリコンベースの計算システムはこのような膨大なデータ量を迅速に処理することができない。この革新的な超伝導神経チップは、非常に高い速度で信号を処理し、超伝導回路の配置を使用して人間の脳に存在する接続を模倣することができる。

テストを行うために、科学者たちはカリフォルニア州のDIII-Dトカマク融合研究施設からデータを収集し、2つのテストでチップが異常なプラズマ活動を識別し、擾乱を予測する能力を評価した。データは毎秒百万サンプルの速度で収集され、チップはこの速度に成功裏に対応した。

CDS AI部門の所長であり、このプロジェクトの主要研究者である尹新載（Shinjae Yoo）博士は、「これは、私たちのブルックヘブン研究所チームが開発した多くのSIアルゴリズムを実装するための強力な新しいプラットフォームである」と述べた。さらに、チームが行った第3の実験では、TORAXによって生成された模擬プラズマデータが関与した。このシステムは、Google DeepMindの融合チームによって開発された微分可能なトカマクコア輸送シミュレーターである。実験中、チップは信号を分析して鋸歯状不安定性の発生を予測したが、これはプラズマの状態の急速な変化に関わるものである。

チップの潜在的な応用

結果は、超伝導神経ネットワークがリアルタイムのプラズマ監視と安定化を支える可能性があることを示している。PPPLの所長スティーブン・カウリー（Steven Cowley）は、融合炉のためにより迅速な制御システムを構築することの重要性を強調した。彼は、「私たちはSI時代の融合機械を構築しており、このチップはトカマクからデータを直接取得し、毎秒数百万サンプルを処理し、速度を維持する」と付け加えた。

Great Skyは、このデバイスがこれまでで最大の超伝導神経チップであると述べている。報告によれば、類似のチップは量子計算、ネットワークセキュリティ、高速X線データ分析に応用される可能性がある。現在、チームは神経ネットワークの規模が既存の設計の10倍である新しいチップを開発しており、2027年初頭にBNLでこのハードウェアを展示し、その年の後半にDIII-Dトカマクのテストを行う予定である。Great Skyの創設者兼CEOであるジェフ・シャインライン（Jeff Shainline）は、プレスリリースの中で「これは単なる始まりであり、このようなAIハードウェアの設計は融合やその他の技術の最前線での応用に大きな潜在能力を持っている」と述べた。

超伝導神経チップが融合技術に与える影響

超伝導神経チップの開発は、融合技術における重要な進展を示しており、これは大量のデータを非常に高い速度で処理できるため、プラズマの安定性を保つ上で重要である。融合炉技術の継続的な発展に伴い、リアルタイムの監視と制御システムの需要が高まっている。このチップの成功した応用は、現在の融合研究を改善するだけでなく、他のハイテク分野の発展を促進する可能性があり、将来の技術応用におけるその潜在能力を示している。