- 科学家们开发了超导神经芯片，每秒可处理约一百万个样本。
- 该芯片能模拟人类神经网络，改善融合反应堆的监测与控制。
- 实验显示芯片能有效检测等离子异常行为和预测不稳定性。
- 未来芯片可能在量子计算和网络安全等领域应用。
位于纽约州的科学家们创造了一款首创的超导神经芯片，据报道可每秒处理约一百万个融合等离子样本。这款新型的超智能 (Super Intelligence, SI) 电脑芯片由美国能源部布鲁克海文国家实验室 (Brookhaven National Laboratory, BNL) 的研究人员设计。该项目与普林斯顿等离子物理实验室 (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL)、DIII-D 国家融合设施及科罗拉多州的科技公司 Great Sky 合作。
超导神经芯片的功能
BNL 指出，这款芯片依赖于超导电路来模拟人类神经网络，最终有可能改善融合反应堆监测和控制热等离子的方式。实验室测试显示，该芯片能够检测出异常的等离子行为并预测不稳定性。DIII-D 主任理查德·巴特里 (Richard Buttery) 博士表示：“看到团队用这款首创的芯片处理我们的托卡马克数据，实在令人惊讶。”该团队相信，这项技术能够支持更快速和可靠的融合反应堆控制系统。
融合反应堆利用磁场将热等离子体限制在摄氏 100 至 150 度（华氏 180 至 270 度）的极端温度中，这个温度大约是太阳核心的十倍。然而，等离子状况会迅速变化，因此实时监测对于保持其稳定至关重要。这需要能够几乎即时处理大量数据的计算机，但传统的硅基计算系统无法快速处理如此庞大的数据量。这款创新的超导神经芯片可以以极高的速度处理信号，并使用超导电路排列来模拟人脑中存在的连接。
为了进行测试，科学家们从位于加州的 DIII-D 托卡马克融合研究设施收集数据，两项测试评估了芯片识别异常等离子活动和预测扰动的能力。数据以每秒一百万样本的速度收集，芯片成功应对了这个速度。
CDS AI 部门主任及该项目的主要研究员尹新载 (Shinjae Yoo) 博士表示：“这是一个强大的新平台，可用于实施我们布鲁克海文实验室团队开发的众多 SI 算法。”此外，团队进行的第三项实验涉及由 TORAX 生成的模拟等离子数据。该系统是由 Google DeepMind 的融合团队开发的可微分托卡马克核心运输模拟器。在实验过程中，芯片分析信号以预测锯齿不稳定性的发生，这涉及等离子状况的快速变化。
芯片的潜在应用
结果显示，超导神经网络可能支持实时等离子监测和稳定化。PPPL 主任史蒂文·考利 (Steven Cowley) 强调了为融合反应堆创建更快控制系统的重要性。他补充道：“我们正在建设 SI 时代的融合机器，这款芯片直接从托卡马克获取数据，每秒数百万样本，并保持速度。”
Great Sky 表示，该设备是其迄今为止最大的超导神经芯片。据报道，类似的芯片可能会在量子计算、网络安全和高速 X 光数据分析中找到应用。目前，团队正在开发一款神经网络规模是现有设计的十倍的新芯片，计划在 2027 年初于 BNL 展示该硬件，然后在当年稍晚的融合实验中进行 DIII-D 托卡马克的测试。Great Sky 创始人兼首席执行官杰夫·夏因莱恩 (Jeff Shainline) 在新闻稿中表示：“这仅仅是个开始，这种 AI 硬件的设计对于融合及其他技术前沿的应用有着极大的潜力。”
超导神经芯片对融合技术的影响
超导神经芯片的开发标志着融合技术的一个重要进步，因为它能够以极高的速度处理大量数据，这对于保持等离子体的稳定至关重要。随着融合反应堆技术的持续发展，实时监测和控制系统的需求日益增加。该芯片的成功应用不仅能改善当前的融合研究，还可能推动其他高科技领域的发展，显示出其在未来技术应用中的潜力。