- ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สองเครื่องจากสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาจะเชื่อมต่อกันเพื่อฝึกโมเดลปัญญาประดิษฐ์
- ความร่วมมือนี้มุ่งผสมผสานข้อมูลการทดลองจากแหล่งต่าง ๆ เพื่อเพิ่มความแม่นยำในการคาดการณ์
- ดิจิทัลทวินจะช่วยจำลองและทำนายพฤติกรรมของเครื่องฟิวชัน
- พันธมิตรกำลังสำรวจข้อกำหนดทางเทคนิคและแนวทางดำเนินการในขั้นถัดไป
ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ด้านฟิวชันสองเครื่องจากสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาอาจถูกเชื่อมต่อเข้าด้วยกัน เพื่อฝึกโมเดลปัญญาประดิษฐ์ตัวเดียวกันด้วยข้อมูลการทดลองจากเครื่องฟิวชันต่างชุดกัน ซึ่งอาจช่วยให้วิศวกรออกแบบโรงไฟฟ้าแห่งอนาคตได้รวดเร็วยิ่งขึ้น กลุ่มพันธมิตร SUNRISE-STELLAR-AI ที่ถูกเสนอจะเชื่อมต่อซูเปอร์คอมพิวเตอร์ SUNRISE ของ UKAEA เข้ากับแพลตฟอร์ม STELLAR-AI ของห้องปฏิบัติการฟิสิกส์พลาสมาแห่งมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน (PPPL) โดยนักวิจัยจะใช้ข้อมูลจากเครื่อง MAST Upgrade ในอ็อกซ์ฟอร์ดเชอร์ และจากเครื่อง NSTX-U ที่ PPPL ในรัฐนิวเจอร์ซีย์
เครื่องทั้งสองเป็นเครื่องรูปทรงกลมขนาดกะทัดรัด (spherical tokamak) ที่มีการออกแบบคล้ายกัน ความคล้ายคลึงนี้ช่วยให้นักวิจัยสามารถผสมผสานผลการทดลอง เพื่อฝึกโมเดลที่ทำนายพฤติกรรมของพลาสมาฟิวชันในเครื่องที่แตกต่างกันได้ดียิ่งขึ้น
ความร่วมมือดังกล่าวประกาศเมื่อวันที่ 14 กันยายน ในการประชุมสุดยอดนโยบายฟิวชันโลกที่กรุงลอนดอน โดยต่อยอดจากบันทึกความเข้าใจ (MoU) ที่ UKAEA และ PPPL ลงนามร่วมกันในเดือนมิถุนายน ขณะนี้ยังอยู่ในขั้นตอนการสำรวจวิธีเชื่อมต่อแพลตฟอร์มคอมพิวเตอร์เข้าด้วยกัน
เป้าหมายและความสำคัญของกลุ่มพันธมิตร
กลุ่มพันธมิตรที่ถูกเสนอจะทำให้แพลตฟอร์มซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั้งสองสามารถใช้ข้อมูลจากห้องปฏิบัติการของทั้งสองประเทศฝึกโมเดลตัวเดียวกันได้ ซึ่งเป็นเรื่องสำคัญมาก เพราะโมเดลที่ฝึกด้วยผลลัพธ์จากเครื่องฟิวชันเพียงเครื่องเดียวอาจประสบปัญหาเมื่อนำไปใช้กับเครื่องอื่น ด้วยการรวมชุดข้อมูลเข้าด้วยกัน นักวิจัยหวังที่จะสร้างระบบแมชชีนเลิร์นนิงที่สามารถจับฟิสิกส์พื้นฐานได้มากขึ้น และทำนายผลได้อย่างน่าเชื่อถือยิ่งขึ้น นอกจากนี้ ซูเปอร์คอมพิวเตอร์เหล่านี้ยังสามารถเติมเต็มช่องว่างในชุดข้อมูลการทดลองด้วยการจำลอง ซึ่งช่วยขยายขอบเขตที่นักวิจัยสามารถศึกษาได้โดยไม่จำเป็นต้องทดลองทุกสถานการณ์บนเครื่องจริง
Joe Milnes ผู้อำนวยการบริหารฝ่ายวิศวกรรมและการคำนวณของ UKAEA กล่าวว่า "ฟิวชันเป็นหนึ่งในความท้าทายทางวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมครั้งสำคัญของยุคสมัยเรา เพื่อรับมือกับความท้าทายเหล่านี้ ฟิวชันจำเป็นต้องอาศัยความร่วมมือ สหรัฐอเมริกาและสหราชอาณาจักรเป็นผู้นำระดับโลกด้านการวิจัยฟิวชัน และกลุ่มพันธมิตรระหว่าง SUNRISE กับ STELLAR-AI จะสร้างขึ้นบนรากฐานประวัติศาสตร์อันยาวนานของความร่วมมือข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก เพื่อผลักดันการพัฒนาด้านฟิวชันต่อไป"
SUNRISE เป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ด้านปัญญาประดิษฐ์เครื่องแรกของสหราชอาณาจักรที่มุ่งเน้นด้านพลังงานฟิวชัน โดยได้รับเงินสนับสนุนจากภาครัฐ 45 ล้านปอนด์ ส่วน STELLAR-AI ให้บริการด้านปัญญาประดิษฐ์และความสามารถในการคำนวณสมรรถนะสูงของ PPPL ระบบที่วางแผนไว้ยังมุ่งสนับสนุนการพัฒนาดิจิทัลทวินของเครื่องทอร์มากทั้งสองแห่งด้วย
การประยุกต์ใช้ดิจิทัลทวิน
ดิจิทัลทวินจะสร้างแบบจำลองเสมือนที่ละเอียดของเครื่องฟิวชันจากข้อมูลการทดลอง นักวิจัยสามารถใช้แบบจำลองนี้ทดสอบการเปลี่ยนแปลงในซอฟต์แวร์และทำนายพฤติกรรมของเครื่อง ก่อนนำไปใช้กับอุปกรณ์จริง Rob Akers ผู้อำนวยการโครงการคำนวณของ UKAEA ชี้ว่า ห้องปฏิบัติการทั้งสองสามารถผสมผสานข้อมูลการทดลองเข้ากับการจำลอง เพื่อสำรวจสภาวะการทำงานที่ยังไม่เคยทดสอบ เขากล่าวว่า "เราสามารถร่วมกันพัฒนาดิจิทัลทวินของเครื่องทั้งสองนี้ เพื่อสนับสนุนการออกแบบโรงไฟฟ้าฟิวชันในอนาคต สร้างแบบจำลองทอร์มากทรงกลมที่คาดการณ์ได้และนำไปปฏิบัติได้มากขึ้น ซึ่งท้ายที่สุดจะมีคุณค่าต่อวิศวกรฟิวชันในทางปฏิบัติ"
กลุ่มพันธมิตรในท้ายที่สุดอาจสนับสนุนการทำงานของโครงการในอนาคต รวมถึงโครงการ STEP Fusion ของสหราชอาณาจักร และเครื่องปฏิกรณ์ทอร์มากทรงกลมขั้นสูงที่ PPPL เสนอ นักวิจัยยังวางแผนศึกษาวิธีย้ายงานคำนวณระหว่างแพลตฟอร์มทั้งสอง แม้ฮาร์ดแวร์จะแตกต่างกัน ซึ่งจะทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถเลือกระบบที่เหมาะสมที่สุดสำหรับงานคำนวณเฉพาะ Shantenu Jha หัวหน้าฝ่ายวิทยาการคำนวณของ PPPL กล่าวว่า "เป้าหมายของเราคือทำให้โมเดลและการทดลองไหลเวียนอย่างอิสระระหว่างสองระบบนี้
เราจะเปลี่ยนกลุ่มซูเปอร์คอมพิวเตอร์ให้เป็นเครื่องยนต์เดียวสำหรับการค้นพบด้านฟิวชัน"
กลุ่มพันธมิตรที่ถูกเสนอยังไม่กลายเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่ใช้ร่วมกันในเชิงปฏิบัติการ โดยพันธมิตรยังคงศึกษาข้อกำหนดทางเทคนิคและขั้นตอนถัดไป
ความร่วมมืออังกฤษ-อเมริกันขับเคลื่อนอนาคตการวิจัยฟิวชัน
ความร่วมมือระหว่างสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกาในด้านการวิจัยฟิวชัน เป็นสัญลักษณ์ของความพยายามร่วมกันของประชาคมวิทยาศาสตร์โลกในการรับมือกับความท้าทายด้านพลังงาน ด้วยการรวมทรัพยากรซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของทั้งสองประเทศเข้าด้วยกัน นักวิจัยจะสามารถฝึกโมเดลปัญญาประดิษฐ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการออกแบบโรงไฟฟ้าในอนาคต การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีดิจิทัลทวินจะทำให้นักวิจัยสามารถทดลองในสภาพแวดล้อมเสมือน ลดความเสี่ยงและต้นทุนจากการดำเนินการจริง ความร่วมมือข้ามชาติเช่นนี้ไม่เพียงแต่จะเร่งความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี แต่ยังอาจนำมาซึ่งโอกาสใหม่สำหรับการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานของโลก