प्रिंसटन का पैकमैन एआई सूरज से भी गर्म प्लाज़्मा को नियंत्रित करता है

कुछ न्यूक्लियर फ्यूज़न प्रयोगों में कण सूर्य के केंद्र से भी अधिक तापमान तक पहुंच जाते हैं, और उस प्लाज़्मा में गड़बड़ियां सेकंड के हज़ारवें हिस्से में पैदा हो सकती हैं — इतनी तेज़ी से कि कोई इंसान प्रतिक्रिया न दे सके। अमेरिकी ऊर्जा विभाग की प्रिंसटन प्लाज़्मा फिज़िक्स लेबोरेटरी (PPPL) और प्रिंसटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने "पैकमैन" (PACMAN) नाम का एक सॉफ्टवेयर ढांचा बनाया है। यह एआई की मदद से ये तेज़ फैसले लेता है, जबकि समग्र लक्ष्य अब भी इंसानों के हाथ में रहते हैं। इसे न्यूक्लियर फ्यूज़न पत्रिका में प्रकाशित एक नए शोधपत्र में बताया गया है।

टोकामक नाम की मशीनें मज़बूत चुंबकीय क्षेत्रों की मदद से प्लाज़्मा — यानी बिजली से आवेशित गैस — को इतना गर्म और स्थिर रखती हैं कि संलयन हो सके, लेकिन गड़बड़ियां मिलीसेकंड में बढ़ सकती हैं। पूरी भौतिकी सिमुलेशन चलाने में दिन या महीने लग सकते हैं, जो किसी जीवित प्रयोग को निर्देशित करने के लिए बहुत धीमा है। "मशीन लर्निंग मॉडल प्लाज़्मा के व्यवहार को बहुत अच्छी तरह बता सकते हैं। सबसे ज़रूरी बात, मिलीसेकंड के समय में प्लाज़्मा को मॉडल करने का यही एकमात्र तरीका है जो हमारे पास है," प्रिंसटन प्रोग्राम इन प्लाज़्मा फिज़िक्स के सह-लेखक हिरो फारे कागा ने कहा। पैकमैन कई मशीन लर्निंग मॉडलों को एक चार-चरण चक्र में जोड़ता है — मापन इकट्ठा करना, प्लाज़्मा के व्यवहार का अनुमान लगाना, कार्रवाई तय करना, और सुरक्षा-जांच के बाद निर्देश भेजना। सह-लेखक एंडी रॉथस्टीन के अनुसार यह "आमतौर पर लगभग 20 मिलीसेकंड में चलता है," और यह लगातार दोहराया जाता है।

शोधकर्ताओं ने सैन डिएगो स्थित DIII-D नेशनल फ्यूज़न फैसिलिटी के टोकामक पर पांच प्रयोगों में पैकमैन को परखा। इसने रीइन्फोर्समेंट लर्निंग से प्रशिक्षित एक एआई मॉडल को हीटिंग सिस्टम का पूरा नियंत्रण दिया। प्लाज़्मा के किनारे से अचानक ऊर्जा फटने का अनुमान लगाया। तेज़ी से चल रहे कणों से बनने वाली प्लाज़्मा तरंगों को पहचाना और नियंत्रित किया। प्लाज़्मा के घनत्व और घुमाव को शोधकर्ताओं द्वारा तय लक्ष्यों के अनुसार समायोजित किया। और उस फैसिलिटी के सभी छह जाइरोट्रॉन — प्लाज़्मा को माइक्रोवेव से गर्म करने वाले उपकरण — को एक साथ समन्वित किया।

सबसे उल्लेखनीय बात यह रही कि पैकमैन ने "टियरिंग मोड" नाम की एक गड़बड़ी को उसके बनने से करीब 200 मिलीसेकंड पहले ही भांप लिया, जिससे प्लाज़्मा को समायोजित कर उसे टाला जा सका। पारंपरिक नियंत्रक, फारे कागा के अनुसार, "इस तरह की गड़बड़ी को तभी पहचान पाते हैं जब वह शुरू हो चुकी होती है," और उसके बाद उसे दबाने की कोशिश में "प्रदर्शन में काफी गिरावट आ सकती है।"