นักวิจัยสหรัฐฯ พัฒนาชิปประสาทเทียมแบบ超導 สามารถประมวลผลตัวอย่างพลาสมาผสมได้ถึงหนึ่งล้านตัวอย่างต่อวินาที

นักวิทยาศาสตร์ในรัฐนิวยอร์กได้สร้างชิปประสาทเทียมแบบ超導ที่รายงานว่าสามารถประมวลผลตัวอย่างพลาสมาผสมได้ประมาณหนึ่งล้านตัวอย่างต่อวินาที ชิปคอมพิวเตอร์แบบ超อัจฉริยะ (Super Intelligence, SI) รุ่นใหม่ได้รับการออกแบบโดยนักวิจัยจากห้องปฏิบัติการแห่งชาติบรูกเฮเวน (Brookhaven National Laboratory, BNL) โครงการนี้ร่วมมือกับห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาของพรินซ์ตัน (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL) สถานที่วิจัย DIII-D และบริษัทเทคโนโลยี Great Sky ในรัฐโคโลราโด

ฟังก์ชันของชิปประสาทเทียมแบบ超導

BNL ระบุว่าชิปนี้ใช้วงจร超導ในการจำลองเครือข่ายประสาทของมนุษย์ ซึ่งอาจช่วยปรับปรุงวิธีการตรวจสอบและควบคุมพลาสมาที่ร้อนในฟิวชั่นรีแอคเตอร์ การทดสอบในห้องปฏิบัติการแสดงให้เห็นว่าชิปสามารถตรวจจับพฤติกรรมพลาสมาที่ผิดปกติและคาดการณ์ความไม่เสถียร ดร.ริชาร์ด บัตเทอรี (Richard Buttery) ผู้อำนวยการ DIII-D กล่าวว่าการเห็นทีมงานใช้ชิปที่สร้างสรรค์นี้ในการประมวลผลข้อมูลจากโตคามาคของเรานั้นน่าทึ่งมาก ทีมงานเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้สามารถสนับสนุนระบบควบคุมฟิวชั่นรีแอคเตอร์ที่รวดเร็วและเชื่อถือได้มากขึ้น

ฟิวชั่นรีแอคเตอร์ใช้สนามแม่เหล็กในการจำกัดพลาสมาที่ร้อนในอุณหภูมิที่สูงถึง 100 ถึง 150 องศาเซลเซียส (180 ถึง 270 องศาฟาเรนไฮต์) ซึ่งเป็นอุณหภูมิที่สูงกว่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ประมาณสิบเท่า อย่างไรก็ตาม สถานะของพลาสมาจะเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ดังนั้นการตรวจสอบแบบเรียลไทม์จึงมีความสำคัญต่อการรักษาความเสถียร ซึ่งต้องการคอมพิวเตอร์ที่สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้เกือบจะทันที แต่ระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้ซิลิกาแบบดั้งเดิมไม่สามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว ชิปประสาทเทียมแบบ超導นี้สามารถประมวลผลสัญญาณได้อย่างรวดเร็วและใช้การจัดเรียงวงจร超導เพื่อจำลองการเชื่อมต่อที่มีอยู่ในสมองมนุษย์

เพื่อทำการทดสอบ นักวิทยาศาสตร์ได้รวบรวมข้อมูลจากสถานที่วิจัยฟิวชั่น DIII-D ในรัฐแคลิฟอร์เนีย โดยมีการทดสอบสองครั้งเพื่อประเมินความสามารถของชิปในการระบุการทำงานผิดปกติของพลาสมาและคาดการณ์การรบกวน ข้อมูลถูกเก็บรวบรวมด้วยความเร็วหนึ่งล้านตัวอย่างต่อวินาที และชิปสามารถรับมือกับความเร็วนี้ได้สำเร็จ

ดร.ชินแจ ยู (Shinjae Yoo) ผู้อำนวยการฝ่าย AI ของ CDS และนักวิจัยหลักของโครงการกล่าวว่า "นี่คือแพลตฟอร์มใหม่ที่ทรงพลังสำหรับการนำไปใช้กับอัลกอริธึม SI ที่หลากหลายที่ทีมงานของเราที่ห้องปฏิบัติการบรูกเฮเวนได้พัฒนา" นอกจากนี้ ทีมงานยังได้ทำการทดลองครั้งที่สามซึ่งเกี่ยวข้องกับข้อมูลพลาสมาจำลองที่สร้างโดย TORAX ระบบนี้พัฒนาโดยทีมฟิวชั่นของ Google DeepMind ซึ่งเป็นตัวจำลองการขนส่งแกนโตคามาคที่สามารถแยกแยะได้ ในระหว่างการทดลอง ชิปได้วิเคราะห์สัญญาณเพื่อคาดการณ์การเกิดความไม่เสถียรของฟันเลื่อย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของสถานะพลาสมา

การประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้ของชิป

ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายประสาทเทียมแบบ超導อาจสนับสนุนการตรวจสอบและเสถียรภาพพลาสมาแบบเรียลไทม์ ดร.สตีเวน คอว์ลีย์ (Steven Cowley) ผู้อำนวยการ PPPL เน้นย้ำถึงความสำคัญของการสร้างระบบควบคุมที่รวดเร็วสำหรับฟิวชั่นรีแอคเตอร์ เขาเสริมว่า "เรากำลังสร้างเครื่องฟิวชั่นในยุค SI ซึ่งชิปนี้จะดึงข้อมูลจากโตคามาคได้โดยตรงที่ความเร็วหลายล้านตัวอย่างต่อวินาทีและรักษาความเร็วได้"

Great Sky ระบุว่าอุปกรณ์นี้เป็นชิปประสาทเทียมแบบ超導ที่ใหญ่ที่สุดที่พวกเขาเคยสร้างมา รายงานระบุว่าชิปที่คล้ายกันอาจถูกนำไปใช้ในด้านการคำนวณควอนตัม ความปลอดภัยทางไซเบอร์ และการวิเคราะห์ข้อมูล X-ray ความเร็วสูง ขณะนี้ทีมงานกำลังพัฒนาชิปใหม่ที่มีขนาดเครือข่ายประสาทเป็นสิบเท่าของการออกแบบที่มีอยู่ โดยมีแผนที่จะนำเสนอฮาร์ดแวร์นี้ที่ BNL ในต้นปี 2027 และจะทำการทดสอบที่ DIII-D โตคามาคในฟิวชั่นทดลองในปีนั้นในภายหลัง เจฟฟ์ ชายน์ไลน์ (Jeff Shainline) ผู้ก่อตั้งและซีอีโอของ Great Sky กล่าวในข่าวประชาสัมพันธ์ว่า "นี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้น การออกแบบฮาร์ดแวร์ AI นี้มีศักยภาพอย่างมากสำหรับการประยุกต์ใช้ในฟิวชั่นและเทคโนโลยีล้ำสมัออื่นๆ"

ผลกระทบของชิปประสาทเทียมแบบ超導ต่อเทคโนโลยีฟิวชั่น

การพัฒนาชิปประสาทเทียมแบบ超導ถือเป็นความก้าวหน้าที่สำคัญในเทคโนโลยีฟิวชั่น เนื่องจากสามารถประมวลผลข้อมูลจำนวนมากได้อย่างรวดเร็ว ซึ่งมีความสำคัญต่อการรักษาความเสถียรของพลาสมา ขณะที่เทคโนโลยีฟิวชั่นรีแอคเตอร์ยังคงพัฒนา ความต้องการระบบตรวจสอบและควบคุมแบบเรียลไทม์ก็เพิ่มขึ้น การนำชิปนี้ไปใช้สำเร็จไม่เพียงแต่จะช่วยปรับปรุงการวิจัยฟิวชั่นในปัจจุบัน แต่ยังอาจผลักดันการพัฒนาในด้านเทคโนโลยีขั้นสูงอื่นๆ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของมันในการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีในอนาคต