Un chip neurale superconduttore elabora un milione di campioni di plasma da fusione al secondo
Ricercatori del Brookhaven National Laboratory e di Great Sky progettano un processore ispirato al cervello per rilevare in tempo reale le instabilità dei reattori
Di Giovanni Sapere
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Gli scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia statunitense, in collaborazione con il Princeton Plasma Physics Laboratory e con l'azienda hardware del Colorado Great Sky, hanno sviluppato un chip neurale superconduttore capace di analizzare circa un milione di campioni di plasma ogni secondo. L'hardware applica i principi dell'intelligenza artificiale e di circuiti ispirati al cervello alla sfida del controllo in tempo reale all'interno dei reattori a fusione.
Circuiti ispirati al cervello per ambienti estremi
Monitorare la materia surriscaldata all'interno di un tokamak richiede velocità di elaborazione dei dati che mettono alla prova i limiti fisici dei chip di silicio convenzionali. All'interno dei dispositivi a confinamento magnetico, il gas ionizzato raggiunge temperature comprese tra 180 e 270 milioni di gradi Fahrenheit, creando condizioni soggette a turbolenze rapide che devono essere corrette istantaneamente per evitare disruzioni. Per affrontare questa sfida, i ricercatori del Brookhaven National Laboratory hanno progettato un'architettura di calcolo specializzata che imita i percorsi neurali biologici utilizzando circuiti superconduttori, sviluppando un'invenzione rivoluzionaria per l'elaborazione dell'intelligenza artificiale, come riportato da Interesting Engineering.
«Questo chip ha prelevato dati direttamente da un tokamak a milioni di campioni al secondo ed è rimasto al passo.»
— Steven Cowley, direttore del Princeton Plasma Physics Laboratory
Prove sui tokamak e previsione delle disruzioni
L'hardware è stato valutato utilizzando misurazioni operative registrate presso la DIII-D National Fusion Facility, un impianto sperimentale gestito da General Atomics a San Diego, in California. Durante i test di laboratorio, il chip ha elaborato segnali di plasma reali a una velocità di un milione di campioni al secondo, dimostrando la capacità di identificare comportamenti anomali prima che si sviluppassero disruzioni operative più gravi. Oltre ai dati fisici del tokamak, il team di ricerca ha testato il sistema su dati sintetici generati da TORAX, un simulatore algoritmico del trasporto del nucleo creato dalla divisione fusion di Google DeepMind, confermando che il processore era in grado di rilevare l'insorgenza di instabilità interne a dente di sega.
Scalare l'architettura hardware
Secondo il produttore Great Sky, il dispositivo rappresenta il più grande processore neurale superconduttore finora realizzato dall'azienda. Oltre al controllo della fusione nucleare, l'innovazione hardware alla base potrebbe in futuro supportare applicazioni ad alta larghezza di banda nella cybersicurezza, nei sistemi spaziali, nell'analisi rapida dei raggi X e nel calcolo quantistico. Il consorzio sta attualmente sviluppando un'iterazione successiva con una rete neurale 10 volte più grande rispetto al progetto attuale, con piani per dimostrare l'hardware aggiornato a Brookhaven all'inizio del 2027 prima della distribuzione sperimentale presso la struttura DIII-D più avanti nello stesso anno, segnando una tappa importante per gli osservatori di notizie sui brevetti nel calcolo avanzato.
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