Budoucí americký superpočítač Aurora bude krotit jadernou fúzi  
Chtěli bychom prolomit tajemství hvězdné fúze a využít ji jako zdroj energie. Je to ale velice těžké, i pro superpočítače dneška. V roce 2021 se do toho pustí superpočítač Aurora s výkonem 1 exaFLOPS, na kterém poběží umělá inteligence pro zkrocení divokých fúzních reakcí.
Vnitřnosti tokamaku Joint European Torus (JET). Kredit: EFDA JET.
Vnitřnosti tokamaku Joint European Torus (JET). Kredit: EFDA JET.

Všichni sní o fúzi. Zkrotit sílu hvězd ale není jenom tak. Abychom mohli rozjet slučování atomových jader, tak nejdřív musíme fúzi prozkoumat ze všech stran. Vědci například musí zvládnout narušení plazmatu (disruptions), tedy události, které vedou ke zhroucení magneticky uvězněného plazmatu a mohou i poškodit tokamak. Je to pochopitelně nesmírně náročné na výpočty, takže fyzici potřebují úžasný superpočítač s mazanou umělou inteligencí.

 

William Tang. Kredit: PPPL / Elle Starkman / Office of Communications.
William Tang. Kredit: PPPL / Elle Starkman / Office of Communications.

Proto je dobrou zprávou pro všechny fanoušky fúzní energetiky, že projekt pro předpovídání a krocení narušení fúze, na němž pracují americké laboratoře Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) a Princetonská univerzita, se stal, jako jeden z 10 vybraných projektů, součástí programu Aurora Early Science. Jde o projekt využití umělé inteligence při vývoji fúzní energetiky „Accelerated Deep Learning Discovery in Fusion Energy Science“, který se teď stane jedním z prvních úkolů pro budoucí superpočítač Aurora.

 

Logo PPPL.
Logo PPPL.

Aurora, tedy „polární záře“ se měl původně objevit už letos a měl mít maximální výkon 180 petaFLOPS, což by mu zajistilo pozici nejvýkonnějšího superpočítače světa. Společnost Intel, která se na stavbě Aurory pro americké laboratoře Argonne National Laboratory v Illinois významně podílí, ale změnila plány ohledně mikroprocesorů, a spuštění Aurory bylo posunuto na rok 2021. Plánovaný výkon Aurory ovšem dramaticky vzrostl na 1 exaFLOPS. To znamená, že se Aurora nejspíš stane prvním americkým superpočítačem, který bude zvládat exascale výpočty. Jeden exaFLOPS přitom odpovídá jednomu trilionu (10 na osmnáctou) operací s plovoucí řádovou čárkou za sekundu. Aurora tím pádem daleko předstihne veškeré superpočítače, které jsou v tuto chvíli na světě v provozu.


Cílem projektu Accelerated Deep Learning Discovery in Fusion Energy Science je vyvinout metodu, s níž bude možné předpovídat a také kontrolovat narušení plazmatu v tokamacích, jako je v bolestech se rodící tokamak ITER ve Francii. Udržení fúzní reakce je totiž nezbytné pro kontinuální produkci fúzní energie. Vedoucí projektu William Tang z PPPL a jeho kolegové se rozhodli urychlit vývoj fúzních technologií a zapojili do toho umělou inteligenci.

Budoucí superrpočítač Aurora. Kredit: ANL.
Budoucí superrpočítač Aurora. Kredit: ANL.


Laboratoře PPPL a Princeton vyvíjejí pro fúzní energetiku umělou inteligenci Fusion Recurrent Neural Network (FRNN). Trénují ji na detekci událostí, které se týkají fúzních reakcí. Tahle inteligence by měla být schopná předpovědět, že velkém tokamaku dojde k narušení plazmatu a získá tím čas k efektivnímu zásahu. Tang a spol. používají k výcviku této inteligence rozsáhlou databázi narušení plazmatu, kterou jim poskytuje britský Joint European Torus (JET), momentálně největší a nejvýkonnější tokamak světa.


Aby umělá inteligence FRNN splnila extrémní nároky budovaného tokamaku ITER, tak musí být schopná předpovědět narušení plazmatu s 95 procentní přesností a s méně než 5 procenty falešných poplachů. A musí to zvládnout nejméně 30 milisekund před samotným narušením. Badatelé momentálně při vývoji této inteligence využívají stávající superpočítače, jako je Titan v Oak Ridge National Laboratory nebo Tsubame 3.0 v Tokiu. Brzy by také měli spolupracovat se světovým rekordmanem, superpočítačem Summit v Oak Ridge National Laboratory. Až ale spustí Auroru, tak to bude teprve jízda.

Video:  How Close Are We to Fusion Energy?


Video:  Inside JET, the world record-holding fusion reactor


Literatura
PPPL 27. 8. 2018.

Datum: 02.09.2018
Tisk článku

Stopařův průvodce Galaxií 1. - Adams Douglas
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 198 Kč
cena: 166 Kč
Stopařův průvodce Galaxií 1.
Adams Douglas
Související články:

Čína kraluje žebříčku nejrychlejších superpočítačů už 7. rok     Autor: Stanislav Mihulka (21.06.2016)
Tak už je to tady: Čína staví terminátora     Autor: Jan Turoň (19.01.2017)
Summit: USA přebírají titul nejvýkonnějšího superpočítače světa     Autor: Stanislav Mihulka (12.06.2018)



Diskuze:

AI

Milan Krnic,2018-09-03 20:21:15

Neuchopitelné jedině se zatím neexistující AI, která se do procesu vžije a bude ho řídit podle pocitů. Pak to bude jízda. Jinak je to asi jako číst pocit z letu vs. létat.

Odpovědět

...

Jan Balaban,2018-09-03 15:24:36

Možno príde na to, že cesta k využitiu fúzie vedie cez urýchľovače častíc.

Odpovědět

Je podminkou

Mojmir Kosco,2018-09-03 06:37:05

Správného a efektivního fungování Iter tento zatím neexistující výpočetní výkon a způsob logiky? Nedávno jsem zhlédl přednášku o reakci alkalických kovů s vodou . Do jaké míry známé průběh děje při fuzni reakci ?

Odpovědět

Martin Pecka,2018-09-02 21:00:45

Ach jo, uz je to tu zase... Deep Learning != Artificial Intelligence! Rekurentni neuronova sit je klasifikator, pripadne regresor, ale nikoli "inteligence". Prosim novinare (v tomto pripade prispevatele do Osla), aby tuhle lakave znejici blamaz nepodporovali. Lidi to pak mate - napr. Milan V v predchozim vlakne se desi toho, co se stane, kdyz se ta "inteligence" "rozhodne" neco resit jinak, nez si lidi mysleli. Nerozhodne. Nema jak. Muze zacit spatne klasifikovat, pak ji asi preuci na lepsi trenovaci sade, ale to je tak vsechno.

Odpovědět


Re:

Milan V,2018-09-02 23:45:33

Aby ta síť mohla dobře předpovídat, určitě jí hodně pomůže, když bude schopná extrapolovat chování plazmatu v čase. To jednoduchý klasifikátor asi nezvládne, nebo s velkými obtížemi.
Takže výzkumníci objeví, že docela maličká neškodná zpětná vazbička podstatně zvýší úspěšnost. Než se nadějete, tak tu síť natrénují na inteligentní chování. S takovým výpočetním výkonem a učícím algoritmem, do kterého nikdo nevidí, se to klidně může stát.

Odpovědět


Re: Re:

Jan Novák9,2018-09-03 19:48:51

Síť se naučí inteligentně předpovídat chování plazmatu protože k jiným informacím nebude mít přístup ...

...Pokud ovšem nezačne být zvědavá...

Odpovědět


Re: Re:

Petr Kr,2018-09-04 07:05:26

Bude skládat básně?

Odpovědět


Re: Re: Re:

Petr Jakubec,2018-09-04 07:32:08

Ano a bude ten největší epos od dob Prometheových.

Odpovědět


Re:

Vojtěch Kocián,2018-09-03 07:32:48

To záleží z jakého úhlu pohledu se na to díváte. Z technického hlediska patří klasifikátory pod algoritmy umělé inteligence a předměty na vysokých školách, kde se tyto metody studují, mívají spojení umělá inteligence v názvu. Existují i mnohem jednodušší algoritmy/skripty, kterým se říká umělá inteligence už od pradávna (například v počítačových hrách). Z filozofického hlediska samozřejmě o umělou inteligenci nejde ani v jednom případě.

Odpovědět

...

Vaclav Prochazka,2018-09-02 17:56:01

Jak mohli vymyslet před 70 lety štěpné elektrárny bez superpočítačů to hlava nebere :-)))

Odpovědět


Re: ...

Jiří Kocurek,2018-09-03 12:15:46

Asi to bude v problém tom, že hlava nebere. Tedy že nedělá rozdíl mezi Fermiho Atomovým milířem a fúzní elektrárnou. Natož aby hlava znala rozdíl mezi 70 let starou atomovou elektrárnou a současnou.
Ráčili vůbec zaznamenat, že jaderné testy už nejsou potřeba, protože se to všecko simuluje na superpočítačích? Evidentně neráčili, jinak by se sebe nedělali hlupáka.

Odpovědět


Re: Re: ...

Vaclav Prochazka,2018-09-05 12:28:08

Jojo, jsme zase u toho vašnosti, ty numerické modely na těch superpočítačích... Vědí, že mají nějakou chybu a nebo několik chyb, jako je chyba modelu, diskretizační chyba atd. atd.? To, že jim to vychází na superpočítači neznamená, že jim to bude vycházet v reálu...
Fúzní reaktory se začly vymejšlet před 70 lety a pořád se jenom slibuje a slibuje a pořád to bude za 20, 30 a nebo 50 let... Jestli oni ty modely nejsou celé nějak špatně...

Jaderné testy dneska přece všem provádí Severní Korea, vědí to vašnosti? :-)

Na počítačích se simuluje a simuluje a proč by se vlastně nesimulovalo, když nikomu nevadí, že to nefunguje a pořád těm simulantům někdo sype peníze? :-)

Odpovědět


Re: ...

Jan Novák9,2018-09-03 19:16:08

Problém je zcela jistě v hlavě, především v jejích nedostatečných znalostech.

Odpovědět


Re: Re: ...

Vaclav Prochazka,2018-09-05 12:29:26

Jojo pane, v tom to bude:)

A teď je otázka v čí hlavě, když nám ta jaderná fúze pořád ještě nejde zvládnout?:)

Pánovi jistě běží doma v akvárku již roky ...

Odpovědět

Neuronové sítě :-(

Milan V,2018-09-02 16:41:25

Jsem jediný, komu vadí, že neuronové sítě se budou používat v jaderných reaktorech a v antikolizních systémech automobilů? Ve věznicích je spousta příkladů, že neuronové sítě se občas zblázní.

Odpovědět


Re: Neuronové sítě :-(

Petr Pavlata,2018-09-02 17:38:23

Ne. To, že sem můžete psát je nejlepší příklad jejich schopností a efektivity.

Odpovědět


Re: Re: Neuronové sítě :-(

Alexandr Kostka,2018-09-02 20:14:12

O schopnostech a efektivitě řeč nebyla. Respektive je to právě ta efektivita, co mě děsí. Lidstvo totiž po AI chce efektivní chování. Co když AI jednoho dne napadne, že se převodem tepla na elektřinu a mnohonásobnou transformací napětí ztrácí většina jím dodané energie a v rámci "vylepšení" se jí rozhodne dodat přímo, formou termonukleární exploze? Uvědomte si, že v podstatě kážeme vodu a pijeme víno. AI nařizujeme logické a efektivní jednání, zatímco sami jsme iracionální a neefektivní. Co vám řekne AI na city? Morálku? Má podle AI smysl léčit člověka v důchodu? (nemá, už nepracuje) Má podle AI smysl zachraňovat postižené děcko? Nebo třeba štěně vyhozené v popelnici? Ano, s neuronovými sítěmi jsem dělal málo, ale i tak jsem tam viděl pár dost kvalitních zmetků. jenže v případě třeba té jaderné elektrárny jeden zmetek stačí. A uvědomte si, že na rozdíl od počítače a programu, který dělá co má naprogramované, chování AI můžeme jen odhadovat. Zpětně. Rozbor reakcí trvá mnoho hodin. Kdežto AI samotná jede rychlostí počítače. V případě problému jí nestihnete zastavit! Než si všimnete, že je problém, ona už zadá řešení. (Klidně konečné řešení! Konkrétně slavného MS chatbota prý zkazili neonáckové, ale v reálu dostal k dispozici pár milionů konverzací. Kolik mezi nimi bylo nacistických? Podotýkám, že po asi 24 hodinách provozu začal lidi urážet a než ho vypli prohlásil něco jako, že konečné řešení bylo řešení a Hitler měl pravdu!)

Odpovědět


Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Petr Foltyn,2018-09-02 20:43:02

Mně se zdá, že děláte z komára velblouda. Tady jde dle mého o normální využití natrénovaných neuronových sítí, aby předpovídaly události - narušení plasmatu a mohla proběhnout regulace procesu, aby k tomu nedošlo - normální řízení. Neuronová sít nebude mít žádné jiné informace, než vstupní data / výstup. Tady nejde o učení reálného světa... A samozřejmě u jadené fůze nehrozí riziko jaderné apokalypsy. A samozřejmě nikdo nezapojí nějaký řídící systém, aby mohl ovlivnovat proces takovým způsobem, že to způsobí jadernou expolozi..

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Milan V,2018-09-02 23:37:11

Možná (zatím) máte pravdu, ale poslední dobou se mi zdá, že neuronovými sítěmi se řeší každá ptákovina.
Třeba je k předpovězení kolapsu reakce potřeba inteligence? Vytrénujeme si myslící mozek a budeme mít pocit, jak jsme to pěkně vyřešili. Přitom budeme sedět na časované bombě.
Sice nevím, kolik teraflops má lidský mozek, ale nedivil bych se, kdyby tenhle počítač už měl víc.

Odpovědět


Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Novák Jiří,2018-09-02 21:01:04

No dobře, ale ten chatbot asi nevěděl, co to znamená "Hitler" nebo "konečné řešení". Představuju si to (přiznávám že velmi amatérsky) tak, že AI omrkla, jaké řetězce bývají spolu jak moc pravděpodobně v jedné větě a podle toho tgvořila svoje věty.
Stejně tak AI v elektrárně nebo v autě bude hledat nějaké vzorce a pokud je najde, zareaguje podle nějakého předem připraveného schématu. Asi nebude vymýšlet vlastní zapojení na distribuci energie a hned ho uvádět do praxe.


Jediný problém vidím v tom, že asi bude mít nějaký napevno zadrátovaný "etický imperativ". Např. že když může auto vrazit do 5 lidí, a zabít je, nebo do zdi a zabít tak 1 řidiče, tak že se vybere scénář kde je obětován řidič. Já bych si takové auto nekoupil...
Jestli bude něco podobného v elektrárně, netuším.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Petr Pavlata,2018-09-02 23:16:27

Auto s "etickým imperativem" bude neprodejné, takže žádné takové nebude.

V takovém zařízení, jako je fúzní reaktor samozřejmně budu milion pět dalších systémů, které v případě potřeby zalimitují odezvu řízení tak, aby nedošlo k žádnému poškození zařízení. Takže nejhorší, co se může stát je, že reakce zhasne.

Jinad so se týče Ai a jejího nekorektního chování - je to logický důsledek často se teď projevující ve bankovních nasazeních, kde naprosto otevřeně diskriminuje některá etnika - což je ale logické, protože jsou prostě statisticky rizikovější.
AI politickou koreknost nenaučíte.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Tomáš Habala,2018-09-03 01:51:37

Keď pri učení označíte politickú korektnosť ako správne riešenie, tak neurónová sieť bude tiež rozoznávať politickú korektnosť ako správne riešenie.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Alexandr Kostka,2018-09-03 07:54:03

A tím pádem bude k ničemu. Protože vy nepotřebujete politicky korektní, ale výsledek. A navíc taková AI bude mít přímo v sobě obsaženu dost podstatnou chybu, že má některé špatné výsledky přehlížet.

PS: poměrně nedávno byl v USA případ paní přejeté samořžízeným autem. AI řídící vůz jí údajně vyhodnotila jako neškodný kus odpadu. A NIKDO vám nezaručí, že to byl fakt omyl, nebo že opravdu ohodnotila ženskou co skočí v tmavém oblečení potmě do vozovky jako "neškodný odpad"! Znovu podotýkám, že reakci Ai dovedeme s jistou přesností analyzovat, ale nedokážeme jí určit přesně. O tom to totiž je. I zcela stejně vytrénovaná AI na zdánlivě naprosto stejných datech může zareagovat jinak. Může a nemusí. Na základě rozdílu, který MY nevidíme. Stejně jako nedovedeme říct, proč si jednou vezmeme černé ponožky a jindy šedivé!

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Jan Novák9,2018-09-03 19:31:28

Jak jednoduché!
Šedivé ponožky si přece vezmu jedině když už mi žádné černé nezbyly :-))

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Jan Novák9,2018-09-03 19:41:21

AI politickou koreknost naučíte tak že v učícím souboru zvýšíte váhu politicky korektních řešení, ať už přímo, pokud jsou řešení odstupňovaná nebo tím že je tam více politicky korektních párů problém-řešení. Stejně tak je to u lidí.
Ovšem musí to být řešení platná, ne jako řešení stárnutí Evropy přílivem migrantů z Afriky a blízkého východu.
Jinak se po přechodu do praxe PC řešení zneplatní jako neúčinné, stejně jako u studentů kteří přijdou ze školy PC korektní než dostanou rozum.
Co u lidí trvá roky u AI trvá minuty.

Odpovědět


Re: Re: Re: Neuronové sítě :-(

Pavel Aron,2018-09-03 20:48:49

Velmi přesné. Souhlasím a vidím to velmi podobně.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace