VK en VS koppelen supercomputers voor snellere doorbraken in kernfusie

De Britse UK Atomic Energy Authority (UKAEA) en het Amerikaanse Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) onderzoeken of ze hun supercomputers kunnen samenvoegen tot één systeem. Het plan, de SUNRISE-STELLAR-AI Federation, verbindt UKAEA's supercomputer SUNRISE met STELLAR-AI van PPPL. Het idee werd op 14 september gepresenteerd tijdens de Global Fusion Policy Summit in Londen en bouwt voort op een samenwerkingsovereenkomst die beide instituten in juni al tekenden.

Twee tokamaks, één AI-model

Het bijzondere aan de samenwerking is dat beide landen over vrijwel identieke proefinstallaties beschikken: MAST Upgrade in Oxfordshire en NSTX-U in New Jersey. Dit zijn zogeheten sferische tokamaks, een compacte variant van de tokamak, het ringvormige vat waarin fusiereactoren met magneetvelden een gloeiend heet plasma vasthouden. Omdat de machines qua ontwerp op elkaar lijken, kunnen onderzoekers hun meetresultaten samenvoegen en daarmee één AI-model trainen in plaats van twee losse. Een model dat alleen leert van data uit één machine, blijkt in de praktijk vaak minder betrouwbaar zodra het wordt losgelaten op een andere installatie. Door de datasets te combineren, hopen de teams modellen te krijgen die de onderliggende natuurkunde beter vatten en dus nauwkeuriger voorspellen hoe plasma zich gedraagt. De supercomputers kunnen bovendien gaten in de meetgegevens opvullen met simulaties, zodat niet elk scenario fysiek getest hoeft te worden.

Digitale tweelingen van fusiereactoren

Een tweede doel van de samenwerking is het bouwen van digital twins van beide tokamaks: gedetailleerde virtuele kopieën die op basis van echte experimenten voorspellen hoe een machine reageert op aanpassingen. Ingenieurs kunnen daardoor eerst in software testen voordat ze iets in de praktijk uitproberen. Rob Akers, directeur computerprogramma's bij UKAEA, zegt dat de combinatie van experimentele data en simulaties het mogelijk moet maken om bedrijfscondities te verkennen die nog nooit zijn getest. De federatie moet uiteindelijk ook bijdragen aan het Britse STEP Fusion-project en de Amerikaanse Spherical Tokamak Advanced Reactor, twee voorgestelde fusiecentrales die van deze compacte tokamak-vorm gebruikmaken.

Nog geen gedeelde machine

SUNRISE, gefinancierd met 45 miljoen pond overheidsgeld, is de eerste Britse supercomputer die specifiek is gebouwd voor fusieonderzoek. Onderzoekers willen ook uitzoeken hoe rekentaken tussen beide systemen kunnen worden verplaatst, ook al draaien ze op verschillende hardware. Zo kan steeds de computer worden ingezet die het best past bij een specifieke berekening. Shantenu Jha van PPPL noemt het einddoel een verzameling supercomputers die functioneert als één motor voor fusieonderzoek. Belangrijk is wel dat het voorstel nog geen operationeel, gedeeld systeem is: de partners werken nog aan de technische invulling en vervolgstappen.