Престижная премия Фонда Каула за 2025 год ушла в Принстон. Её лауреатами стали трое физиков из лаборатории PPPL (Министерство энергетики США) — Сон-Му Ян, Санг-Кюн Ким и Рикардо Шуша.
Коллеги высоко оценили их вклад в решение задачи, которая годами не давала покоя отрасли: научная группа нашла способ оптимизировать трёхмерные магнитные поля внутри токамаков.
Их алгоритмы научились эффективно гасить краевые неустойчивости, не давая плазме вырваться из магнитной ловушки, что критически важно для безопасности реакторов.
Читайте: Термояд из жидкого металла – Японская технология VST решает проблему дефицита трития
Технические вызовы термоядерной энергетики
Суть термоядерного синтеза на бумаге выглядит просто: нужно столкнуть атомы водорода с такой силой, чтобы зажглось рукотворное солнце.
Однако температуры внутри реактора запредельные — выше, чем в ядре нашей звезды, поэтому, удержать сверхгорячее вещество способна лишь мощная магнитная клетка тороидальной камеры или токамака. Но есть нюанс.
«Стабилизация края плазмы остаётся, пожалуй, главной головной болью для энергетики будущего. Эта пограничная зона склонна к "капризам", способным повредить внутреннюю обшивку токамака», — поясняют представители PPPL.
Стоит краю плазменного шнура потерять стабильность, как возникают так называемые «разрывные моды».
Сценарий всегда неприятный: внезапный срыв удержания, риск разрушения оборудования и аварийная остановка процесса. Проблема прежних систем защиты заключалась в реактивности — они пытались тушить пожар, когда он уже разгорелся.
Подход группы из Принстона принципиально иноки исследователи предложили действовать на опережение, корректируя параметры поля в реальном времени ещё до того, как нестабильность успеет сформироваться.
Роль 3D-магнитных полей и искусственного интеллекта
Инженеры долгое время полагались на двумерные магнитные поля — так проще проводить расчёты.
Однако практика показала: чтобы надёжно зафиксировать плазму, поле должно иметь сложную трёхмерную структуру. Санг-Кюн Ким, один из авторов разработки, отмечает: их метод объединил фундаментальную физику, нейросети и системы управления реального времени.
Любопытно, что человека из цепочки принятия решений пока полностью не исключили, однако основную вычислительную тяжесть взял на себя алгоритм. Вручную настроить такую 3D-конфигурацию практически невозможно — количество переменных превышает возможности традиционных систем контроля.
«Для обычных подходов задача слишком сложная, поэтому без машинного обучения прорыв был бы немыслим», — уверен Ким.
ИИ тренировали на масштабных симуляциях. В итоге система научилась виртуозно балансировать, сохраняя высокую мощность реактора и одновременно уклоняясь от условий, ведущих к потере плазмы.
Программа буквально «предчувствует» появление разрывных мод и наносит превентивные точечные удары, внося микроскопические правки в линии магнитного поля.
Глобальное сотрудничество и будущие цели
Современная наука не делается в одиночку. В пресс-релизе особо подчёркивается, что успех стал возможен благодаря широкой международной кооперации.
Тесты проводились как на южнокорейском токамаке KSTAR, так и на американской установке DIII-D в Сан-Диего. Такая география экспериментов сделала технологию универсальной.
Разработка получилась модульной и гибкой: это не «заплатка» для одной конкретной машины, а решение, которое можно развернуть на термоядерных объектах по всему миру.
Следующая цель амбициознее — создать полностью автономного «пилота» для 3D-оптимизации, который, сможет бесшовно работать в связке с остальными системами контроля плазмы.
Поскольку сложность управления растёт экспоненциально, именно нейросети рассматриваются как ключевой инструмент, способный открыть дверь к коммерчески выгодной термоядерной энергии.
Директор лаборатории Стив Коули подытожил:
«Ян, Ким и Шуша, совместив искусственный интеллект с классической физикой, внесли фундаментальный вклад в одну из самых зубодробительных проблем энергетики. Их работа уже меняет ход экспериментов по всему миру, помогая управлять реакторами надёжнее и эффективнее».
Хочу первым узнавать о ТЕХНОЛОГИЯХ – ПОДПИСАТЬСЯ на Telegram
Читать свежие обзоры гаджетов на нашем сайте – TehnObzor.RU