Машинное обучение открыло новый путь к изучению физики плазмы в термоядерных реакторах

Исследователи из Массачусетского технологического института взяли на вооружение машинное обучение в сочетании с физическими теориями, чтобы раскрыть ряд аспектов поведения плазменного шнура в районе максимального сближения со стенками термоядерного реактора. Завихрения плазмы в этих местах сильны как нигде в реакторе и точное моделирование процессов поможет продвинуться в разработке эффективных систем.

Проблема в том, что расчёты поведения плазмы на границе очень и очень сложны — турбулентность плазмы в этих местах намного сложнее, чем динамика жидкостей и газов в похожих условиях. В то же время гидродинамические теории удобно использовать для описания поведения плазмы ввиду упрощённых расчетов. Можно предположить, что при этом будет страдать точность полученных данных. Однако до сих пор не было явных сравнений между расчётами по упрощённой схеме (согласно уравнениям двухжидкостной электромагнитной гидродинамики, ЭМГД) и практическими наблюдениями за поведением плазмы в реакторе.

Учёные из MIT решили создать инструменты для проведения таких сравнений. В частности, с помощью нейронной сети и физических уравнений теории ЭМГД был проведён расчёт турбулентности плазмы на границе у стенок реактора. Сравнение с высокоточными расчётами «настоящей» физики плазмы показали, что упрощённые расчёты по точности не уступают вычислениям по сложной схеме. Это даёт надежду, что моделирование поведения плазменного шнура на границе сред по упрощённым расчётам предоставит учёным множество данных для практических экспериментов.

Во-первых, теория должна подтверждаться на практике. Во-вторых, точное моделирование подскажет, на что в первую очередь следует обратить внимание. И всё это без ресурсоёмких расчётов, что расширит круг специалистов, заинтересованных в изучении явления термоядерной реакции синтеза. Как показало время, лишних умов в этом процессе нет.