La carrera para embotellar una estrella ahora funciona con IA.
NVIDIA, General Atomics y un equipo de socios internacionales han construido un gemelo digital de alta fidelidad habilitado por IA para un reactor de fusión con rendimiento interactivo, con apoyo técnico del San Diego Supercomputer Center de la UC San Diego School of Computing, Information and Data Sciences, la Argonne Leadership Computing Facility (ACLF) en el Laboratorio Nacional Argonne y el National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) en el Lawrence Berkeley National Laboratory.
El esfuerzo, anunciado en la conferencia NVIDIA GTC en Washington, D.C., utilizó a Polaris en el ALCF y a Perlmutter en los sistemas de supercomputación NERSC para entrenar tres modelos sustitutos de IA distintos a gran escala.
Este proyecto pionero utiliza la plataforma NVIDIA Omniverse, las bibliotecas NVIDIA CUDA-X y las GPUs de data center para ayudar a los investigadores a abordar uno de los problemas más difíciles de la ciencia: hacer que la energía de fusión funcione en la Tierra.
Aquí está la razón por la que esto importa: la fusión promete una energía prácticamente ilimitada y limpia replicando el proceso que alimenta al sol.
«La capacidad de explorar escenarios virtualmente a través de este gemelo digital interactivo es un cambio radical», dijo Raffi Nazikian, responsable de ciencia de datos de fusión en General Atomics. «Trabajando con NVIDIA, ahora podemos probar, refinar y verificar nuestras ideas órdenes de magnitud más rápido, acelerando el camino hacia la energía de fusión práctica.»
Pero controlar el plasma a temperaturas extremas (piensa en cientos de millones de grados) y predecir su comportamiento lo suficientemente rápido para mantener los reactores en funcionamiento es un desafío enorme.
El plasma es el cuarto estado de la materia, una sopa giratoria de partículas cargadas que se comporta como un ser vivo. De eso están hechas las estrellas.
En los reactores de fusión, el plasma es el combustible: la sustancia que, si se doméstica, podría alimentar las ciudades con la energía del sol. Imagina intentar embotellar una estrella. Esa es la metáfora que adora a los científicos de fusión, y con razón: es poética y precisa.
Ahí es donde entra la IA. Al reducir los tiempos de simulación de semanas a segundos, la IA permite a los investigadores interactuar virtualmente con el reactor, explorando escenarios que pueden dañar el reactor sin riesgo y acelerar el camino hacia la energía de fusión comercial.
A la vanguardia de este esfuerzo, General Atomics está desarrollando un gemelo digital habilitado por IA como parte de su investigación en la DIII-D National Fusion Facility del US Department of Energy para impulsar la investigación en fusión.
IA: Convertir Semanas en Segundos
Tradicionalmente, simular el comportamiento del plasma lleva semanas incluso en los superordenadores más rápidos.
General Atomics está ahora utilizando modelos sustitutos de IA,entrenados con décadas de datos del mundo real, para predecir el comportamiento del plasma en segundos, todos los cuales siguen mejorando.
Estos modelos, incluyendo EFIT (para equilibrio plasmático), CAKE (para límite de plasma) y ION ORB (para la densidad térmica de iones que escapan), pueden ayudar a los operadores a mantener el plasma estable en tiempo real, reduciendo el riesgo de daños y acelerando la investigación.
Funcionando en GPUs NVIDIA, estos modelos ofrecen predicciones precisas más rápido que las simulaciones basadas en física. Son uno de los muchos modelos utilizados para ayudar a simular el comportamiento de los reactores de fusión y controlarlos, que pueden acelerarse mediante la IA.
El Gemelo Digital
NVIDIA y General Atomics están construyendo un gemelo digital totalmente interactivo del DIII-D dentro de NVIDIA Omniverse, impulsado por servidores NVIDIA RTX PRO y NVIDIA DGX Spark, con contribuciones de apoyo del San Diego Supercomputer Center, ALCF y NERSC.
Este reactor virtual fusiona dinámicamente datos de sensores, simulaciones basadas en física, modelos de ingeniería y modelos sustitutos de IA, creando un entorno interactivo unificado en tiempo real que puede informar rápidamente las decisiones.
El gemelo digital está sincronizado con el DIII-D físico, lo que permite al equipo internacional de 700 científicos de 100 diferentes empresas probar ideas y ejecutar escenarios de «qué pasaría si» sin tocar la máquina real.
Los controles clave pueden explorarse en el gemelo digital para perfeccionar la ciencia antes de realizar experimentos reales, lo que permite una optimización rápida y un avance más rápido hacia la fusión comercial.
Por Qué Importa
Este enfoque transforma fundamentalmente la investigación en fusión de un desafío puramente físico a uno también impulsado por la computación y algoritmos inteligentes.
Al pasar de simulaciones de semanas a respuestas interactivas casi en tiempo real en segundos, el gemelo digital actúa como un verdadero «acelerador de fusión», una plataforma para probar rápidamente nuevas ideas, optimizar diseños de reactores y acelerar la energía de fusión comercial.