Истражувачи од Лабораторијата за физика на плазма „Принстон“ и Универзитетот „Принстон“ развија систем со вештачка интелигенција што може да носи одлуки за управување со фузиска плазма за околу 20 милисекунди. Рамката PACMAN е тестирана во пет експерименти на токамакот DIII-D во Сан Диего.
Нуклеарната фузија се смета за можен извор на практично неисцрпна електрична енергија, но нејзиното одржување на Земјата е исклучително сложено. Во токамакот, моќни магнетни полиња ја задржуваат плазмата, односно електрично наелектризираниот гас познат како четврта агрегатна состојба.
Плазмата мора постојано да се одржува топла, густа и стабилна. Малите нарушувања можат да прераснат во нестабилности за само неколку милисекунди, што е многу побрзо од реакцијата на човекот. Дополнителен проблем е што деталните компјутерски симулации на плазмата понекогаш траат денови или месеци и не можат да се користат за управување во реално време.
PACMAN, чие име е скратеница од Prediction And Control using MAchiNe learning, поврзува повеќе модели на машинско учење во единствен контролен систем. Рамката прво ги собира мерењата од токамакот, како што се температурата, густината и магнетните сигнали, а потоа ги проверува и ги обединува податоците.
Следно, моделите предвидуваат што се случува или што наскоро би можело да се случи во плазмата. Контролерите врз основа на тие предвидувања пресметуваат наредби, како зголемување на моќноста на загревачкиот зрак. На крајот, системот ги усогласува можните спротивставени наредби, ги применува строгите безбедносни ограничувања на опремата и ги испраќа командите до токамакот.
Бидејќи моделите и контролерите се одвоени модули, нови компоненти можат да се додаваат или заменуваат без целосно редизајнирање на системот. Контролниот циклус обично трае околу 20 милисекунди и се повторува постојано, овозможувајќи реакции што човек не би можел да ги изведе со иста брзина.
Во експериментите, PACMAN му овозможил на модел обучен со засилено учење целосно да управува со системите за загревање, предвидувал енергетски изблици на работ на плазмата и откривал бранови предизвикани од брзи честички. Системот исто така ја прилагодувал густината и ротацијата на плазмата кон однапред зададени цели.
Еден од најзначајните резултати е предвидувањето на нестабилноста позната како tearing mode. Додека конвенционалните контролери ја откриваат дури откако ќе започне, PACMAN ја предвидел приближно 200 милисекунди однапред, што овозможило плазмата да се промени и нестабилноста да се избегне.
Рамката истовремено ги насочувала и сите шест гиротрони на DIII-D, прилагодувајќи ја положбата на нивните огледала и моќноста на микробрановите. Целта била да се постигне сложена комбинација на услови во плазмата, а системот самостојно пронашол решение што одговарало на очекувањата на истражувачите.
И покрај автономните брзи пресметки, луѓето остануваат задолжени за целите и параметрите на експериментот. PACMAN ги ограничува наредбите на безбедни вредности, додека физичарите ги анализираат резултатите и ги подготвуваат следните тестови. Истражувачите сметаат дека модуларниот пристап би можел да се примени и на други токамаци, вклучително и на идни уреди со поинаква големина, форма и опрема.
