انویدیا در حال ساخت یک مینی خورشید برای انرژی نامحدود است

دهه‌هاست دانشمندان رویایی مشترک را دنبال می‌کنند: ساخت نسخه‌ای کوچک از خورشید روی زمین — دستگاهی که با بهره‌گیری از همجوشی هسته‌ای (Fusion)، بتواند منبعی نامحدود و پاک از انرژی تولید کند. رؤیایی که زمانی در مرز تخیل علمی قرار داشت، اکنون بیش از هر زمان دیگری به واقعیت نزدیک شده است؛ و شگفت‌انگیزتر اینکه بازیگر اصلی این تحول، نه یک شرکت انرژی، بلکه انویدیا است — همان غول فناوری که بیشتر به‌خاطر تراشه‌های گرافیکی و هوش مصنوعی‌اش شناخته می‌شود.

همکاری با جنرال اتمیکس و وزارت انرژی آمریکا

انویدیا با همکاری شرکت General Atomics و وزارت انرژی ایالات متحده، نوعی «دوقلوی دیجیتالی» از یک راکتور همجوشی طراحی کرده است. این سامانه با استفاده از هوش مصنوعی، شرایط داخل راکتور را به‌صورت شبیه‌سازی‌شده مدل‌سازی و بهینه‌سازی می‌کند؛ فرآیندی که قبلاً هفته‌ها زمان می‌برد، اکنون در چند ثانیه انجام می‌شود. هدف، نزدیک‌تر کردن بشر به فرایندی است که در ستارگان انرژی تولید می‌کند.

درون توکامک DIII-D

در قلب این پروژه، راکتور DIII-D قرار دارد — بزرگ‌ترین مرکز تحقیقاتی همجوشی مغناطیسی در ایالات متحده که توسط جنرال اتمیکس در سن‌دیگو اداره می‌شود. این توکامک با میدان‌های مغناطیسی قدرتمند، پلاسما را در دمایی بیش از ده برابر هسته خورشید مهار می‌کند.

کنترل پلاسما برای همجوشی حیاتی است؛ چراکه باید آن را به‌مدت کافی پایدار نگه داشت تا هسته‌های اتمی با یکدیگر ترکیب شوند و انرژی آزاد کنند. اما پلاسما به‌شدت ناپایدار و غیرقابل‌پیش‌بینی است و کوچک‌ترین آشفتگی می‌تواند آزمایش را متوقف کند. مدل‌سازی این پدیده تا پیش از این به ابررایانه‌هایی نیاز داشت که روزها محاسبه انجام می‌دادند. دوقلوی دیجیتالی انویدیا این روند را متحول کرده است.

دوقلوی دیجیتالی با مغز هوش مصنوعی

سامانه جدید از مدل‌های جانشین (Surrogate Models) مبتنی بر هوش مصنوعی بهره می‌گیرد که بر پایه دهه‌ها داده از آزمایش‌های پلاسما آموزش دیده‌اند. این مدل‌ها — شامل الگوریتم‌هایی چون EFIT، CAKE و IONOR ORB — قادرند تعادل پلاسما، شکل مرزی و انتقال حرارت را در زمان واقعی شبیه‌سازی کنند.

دوقلوهای دیجیتالی انویدیا بر بستر پردازنده‌های GPU مراکز داده و پلتفرم Omniverse اجرا می‌شوند، و به پژوهشگران این امکان را می‌دهند تا رفتار پلاسما را قبل از انجام آزمایش‌های واقعی، در محیطی مجازی و ایمن پیش‌بینی و تحلیل کنند.

بر اساس گزارش رسمی انویدیا، این فناوری اکنون بیش از ۷۰۰ دانشمند از ۱۰۰ مؤسسه پژوهشی را به‌صورت هم‌زمان متصل کرده و داده‌های حسگرهای راکتور DIII-D را در لحظه با شبیه‌ساز دیجیتالی همگام‌سازی می‌کند تا پارامترهای واکنش بهینه‌سازی شوند.

هوش مصنوعی + فیزیک = شتاب در همجوشی

نوآوری کلیدی این پروژه در سرعت و مقیاس محاسبات نهفته است. مدل‌های هوش مصنوعی انویدیا زمان مورد نیاز برای شبیه‌سازی واکنش‌های همجوشی را از چند هفته به چند ثانیه کاهش می‌دهند. این یعنی دانشمندان می‌توانند هزاران سناریو را به‌صورت مجازی آزمایش کنند و تأثیر تغییر در میدان‌های مغناطیسی، چگالی پلاسما یا الگوهای گرمایش را پیش از اجرای فیزیکی بررسی کنند.

برای پشتیبانی از حجم عظیم داده‌های به‌دست‌آمده از حسگرهای راکتور، این پروژه از ابررایانه‌های مراکز Argonne Leadership Computing Facility و NERSC نیز بهره می‌گیرد. به گفته انویدیا، این همکاری نشانگر گذار از «پژوهش فیزیک‌محور» به «پژوهش هوش‌مصنوعی‌محور» است؛ جایی که یادگیری ماشینی در کنار علم پلاسما مسیر تازه‌ای برای درک و مهار انرژی گداخت ایجاد می‌کند.

چرا این پروژه اهمیت دارد؟

انرژی همجوشی سال‌هاست که از آن به عنوان جام مقدس انرژی پاک یاد می‌شود. بر خلاف شکافت هسته‌ای که با شکستن اتم‌ها زباله‌های رادیواکتیو طولانی‌مدت تولید می‌کند، همجوشی از ترکیب عناصر سبک مانند هیدروژن برای آزادسازی انرژی بهره می‌برد و هیچ آلاینده کربنی ایجاد نمی‌کند.

اگر انویدیا و شرکایش بتوانند این فناوری را تجاری‌سازی کنند، جهان به منبعی از انرژی تقریباً بی‌پایان و پاک دست خواهد یافت — نیرویی که می‌تواند عصر جدیدی از تمدن انسانی را رقم بزند، درست مانند همان خورشیدی که هر روز از آن انرژی می‌گیریم، اما این‌بار بر روی زمین و در خدمت بشر.