- 科學家們開發了超導神經晶片，每秒可處理約一百萬個樣本。
- 該晶片能模擬人類神經網絡，改善融合反應堆的監測與控制。
- 實驗顯示晶片能有效檢測等離子異常行為和預測不穩定性。
- 未來晶片可能在量子計算和網絡安全等領域應用。
位於紐約州的科學家們創造了一款首創的超導神經晶片，據報導可每秒處理約一百萬個融合等離子樣本。這款新型的超智能 (Super Intelligence, SI) 電腦晶片由美國能源部布魯克海文國家實驗室 (Brookhaven National Laboratory, BNL) 的研究人員設計。該項目與普林斯頓等離子物理實驗室 (Princeton Plasma Physics Laboratory, PPPL)、DIII-D 國家融合設施及科羅拉多州的科技公司 Great Sky 合作。
超導神經晶片的功能
BNL 指出，這款晶片依賴於超導電路來模擬人類神經網絡，最終有可能改善融合反應堆監測和控制熱等離子的方式。實驗室測試顯示，該晶片能夠檢測出異常的等離子行為並預測不穩定性。DIII-D 主任理查德·巴特里 (Richard Buttery) 博士表示：「看到團隊用這款首創的晶片處理我們的託卡馬克數據，實在令人驚訝。」該團隊相信，這項技術能夠支持更快速和可靠的融合反應堆控制系統。
融合反應堆利用磁場將熱等離子體限制在攝氏 100 至 150 度（華氏 180 至 270 度）的極端溫度中，這個溫度大約是太陽核心的十倍。然而，等離子狀況會迅速變化，因此實時監測對於保持其穩定至關重要。這需要能夠幾乎即時處理大量數據的計算機，但傳統的矽基計算系統無法快速處理如此龐大的數據量。這款創新的超導神經晶片可以以極高的速度處理信號，並使用超導電路排列來模擬人腦中存在的連接。
為了進行測試，科學家們從位於加州的 DIII-D 託卡馬克融合研究設施收集數據，兩項測試評估了晶片識別異常等離子活動和預測擾動的能力。數據以每秒一百萬樣本的速度收集，晶片成功應對了這個速度。
CDS AI 部門主任及該項目的主要研究員尹新載 (Shinjae Yoo) 博士表示：「這是一個強大的新平台，可用於實施我們布魯克海文實驗室團隊開發的眾多 SI 算法。」此外，團隊進行的第三項實驗涉及由 TORAX 生成的模擬等離子數據。該系統是由 Google DeepMind 的融合團隊開發的可微分託卡馬剋核心運輸模擬器。在實驗過程中，晶片分析信號以預測鋸齒不穩定性的發生，這涉及等離子狀況的快速變化。
晶片的潛在應用
結果顯示，超導神經網絡可能支持實時等離子監測和穩定化。PPPL 主任史蒂文·考利 (Steven Cowley) 強調了為融合反應堆創建更快控制系統的重要性。他補充道：「我們正在建設 SI 時代的融合機器，這款晶片直接從託卡馬克獲取數據，每秒數百萬樣本，並保持速度。」
Great Sky 表示，該設備是其迄今為止最大的超導神經晶片。據報導，類似的晶片可能會在量子計算、網絡安全和高速 X 光數據分析中找到應用。目前，團隊正在開發一款神經網絡規模是現有設計的十倍的新晶片，計劃在 2027 年初於 BNL 展示該硬件，然後在當年稍晚的融合實驗中進行 DIII-D 託卡馬克的測試。Great Sky 創始人兼首席執行官傑夫·夏因萊恩 (Jeff Shainline) 在新聞稿中表示：「這僅僅是個開始，這種 AI 硬件的設計對於融合及其他技術前沿的應用有著極大的潛力。」
超導神經晶片對融合技術的影響
超導神經晶片的開發標誌著融合技術的一個重要進步，因為它能夠以極高的速度處理大量數據，這對於保持等離子體的穩定至關重要。隨著融合反應堆技術的持續發展，實時監測和控制系統的需求日益增加。該晶片的成功應用不僅能改善當前的融合研究，還可能推動其他高科技領域的發展，顯示出其在未來技術應用中的潛力。