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进军核聚变领域!谷歌拟开发提高核聚变效率的新算法

编辑:系统吧 2017-07-27 来源于:网络

  众所周知,不少科技公司都对不排放污染物的清洁能源(绿色能源)有着特殊的偏好,谷歌当然也不例外!而据外媒最新消息显示,谷歌正计划联合美国核聚变公司Tri Alpha开发一种可以提高核聚变效率的全新计算机算法。

  Tri Alpha的来头也不小,它得到了微软联合创始人保罗·艾伦(Paul Allen)的青睐,目前已经获得艾伦和高盛5亿多美元的投资。

进军核聚变领域!谷歌拟开发提高核聚变效率的新算法

  在技术路线上,这里的聚变实验装置不是传统的环形“托克马克”(Tokamak )。40多年来,托克马克装置一直是核聚变反应的主要研究工具。但Tri Alpha建造了被称为“场反向配置(field-reversed configuration,FRC)”的独特装置,据说它体积更小、更简单也更廉价。据测算,等离子体随能量的增加变得更稳定,与其他方法中等离子体在加热时更难控制形成对比。

进军核聚变领域!谷歌拟开发提高核聚变效率的新算法

进军核聚变领域!谷歌拟开发提高核聚变效率的新算法

  难题在于,Tri Alpha需要处理常规模拟不适用的设备限制和等离子体性能。但谷歌的计算资源也无法解决这个问题。为此,Tri Alpha和谷歌研究部门合作,创建了“验光师算法”(Optometrist algorithm),来帮助核聚变实验更有效地产生实验所需的等离子体。新算法让计算机与人类判断相结合,为科学家提供“机器设置和相关结果”,人为的输入可以反过来衡量进一步测试的备选方案。

  核聚变时,原子在极端温度下相互碰撞融合、释放大量能量,过程异常复杂。核聚变的物理学涉及非线性现象,其中微小的变化就可以产生巨大的结果,这使得整个工程实验具有非常大的挑战性。

  “即使结合谷歌规模化的计算机资源,整件事情(核聚变)也依然超越我们的认知。”谷歌加速科学团队成员Ted Baltz说。因此,双方将计算机学习方法与人类研究人员的选择相结合,由计算机向人类专家提供多种选择,人类专家根据直觉选择出他们认为更有希望的选项。

  “我们把这个问题解决了,让一个专业的人类等离子体物理学家找到他/她认为有趣的等离子体行为,而且这样做时我们不会破坏机器。” Baltz说,这是一个经典例子,人类和电脑在一起工作,比各自分开工作表现更好。

  结合谷歌提供的算法,在Tri Alpha公司的C2-U机器上进行的实验取得了更快的进展,运行时间从一个月减少到几个小时。这一算法解释了意想不到的控制等离子体的方法,相关研究发表发表在7月25日的《科学报告》杂志上。新系统中,等离子体装置运行得更快、能量损耗减少50%、等离子体总能量增加。

  “没有先进的计算能力,获得这样的结果可能需要几年时间。” Tri Alpha总裁兼首席技术官Michl Binderbauer说,公司的目标是在10年内实现核聚变发电。最近美国前能源部长欧内斯特·莫尼兹(Ernest Moniz)也加入了公司董事会。

  20世纪50年代以来,科学家们一直在开展核聚变相关工作。尽管有60年和数十亿美元的投入研究,该领域目前尚未实现实用化,商业规模的核聚变仍有可能需要几十年之久。现在,全世界都将希望寄托在“国际热核聚变实验堆(ITER)”这一项目上。

  近年来,由世界超级富豪赞助和支持的核聚变创业公司,正在向这一技术革命发起冲击,欲与政府出资主导的大型核聚变项目一较高下。除Tri-Alpha外,获得加拿大石油公司Cenovus和亚马逊CEO杰夫·贝佐斯等投资方支持的通用聚变公司(General Fusion),位于英国牛津的托卡马克能源公司(Tokamak Energy),都是一鸣惊人的新星企业,打破了核聚变领域历来的沉闷气氛。

  公开资料显示,核能是人类最具希望的未来能源之一,而核聚变正是可释放核能的三种核反应之一。值得一提的是,地球上的核能如果得到充分利用可以满足人类上千年的能源需求,而且在核聚变反应中几乎不存在放射性污染!

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