A corrida para engarrafar uma estrela agora funciona com IA.
NVIDIA, General Atomics e uma equipe de parceiros internacionais construíram um gêmeo digital de alta fidelidade, habilitado por IA, para um reator de fusão com desempenho interativo, com suporte técnico do San Diego Supercomputer Center da UC San Diego School of Computing, Information and Data Sciences, da Argonne Leadership Computing Facility (ACLF) do Argonne National Laboratory e do National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) no Lawrence Berkeley National Laboratory.
O esforço, anunciado na conferência NVIDIA GTC em Washington, D.C., utilizou Polaris no ALCF e Perlmutter no NERSC para treinar três modelos substitutos de IA distintos em escala.
Este projeto inovador utiliza a plataforma NVIDIA Omniverse, bibliotecas NVIDIA CUDA-X e GPUs de data center para ajudar pesquisadores a enfrentar um dos maiores desafios da ciência: fazer a energia de fusão funcionar na Terra.
Veja por que isso importa: a fusão promete energia praticamente ilimitada e limpa ao replicar o processo que alimenta o sol.
“A capacidade de explorar cenários virtualmente por meio desse gêmeo digital interativo é um divisor de águas”, disse Raffi Nazikian, líder de ciência de dados de fusão na General Atomics. “Trabalhando com a NVIDIA, agora podemos testar, refinar e verificar nossas ideias ordens de magnitude mais rápido, acelerando o caminho para a energia de fusão prática.”
Mas controlar o plasma em temperaturas extremas (pense em centenas de milhões de graus) e prever seu comportamento rápido o suficiente para manter os reatores funcionando é um desafio enorme.
Plasma é o quarto estado da matéria, uma sopa giratória de partículas carregadas que se comporta como um ser vivo. É disso que as estrelas são feitas.
Nos reatores de fusão, o plasma é o combustível (aquela substância que, se domesticada, poderia alimentar cidades com a energia do sol). Imagine tentar engarrafar uma estrela. Essa é a metáfora que os cientistas de fusão adoram, e com razão: é poética e precisa.
É aí que a IA entra. Ao reduzir os tempos de simulação de semanas para segundos, a IA permite que pesquisadores interajam virtualmente com o reator, explorando cenários que podem danificá-lo sem risco e acelerando o caminho para a energia comercial de fusão.
Na vanguarda desse esforço, a General Atomics está desenvolvendo um gêmeo digital habilitado por IA como parte de sua pesquisa na DIII-D National Fusion Facility do US Department of Energy para impulsionar a pesquisa em fusão.
IA: Transformando Semanas em Segundos
Tradicionalmente, simular o comportamento do plasma leva semanas até mesmo nos supercomputadores mais rápidos.
A General Atomics agora utiliza modelos substitutos de IA, treinados com décadas de dados do mundo real, para prever o comportamento do plasma em segundos, todos os quais continuam a ser aprimorados.
Esses modelos, incluindo EFIT (para equilíbrio do plasma), CAKE (para limite do plasma) e ORB de íons (para densidade térmica dos íons que escapam), podem ajudar os operadores a manter o plasma estável em tempo real, reduzindo o risco de danos e acelerando a pesquisa.
Rodando em GPUs NVIDIA, esses modelos entregam previsões precisas mais rápido do que simulações baseadas em física. Eles estão entre os muitos modelos usados para ajudar a simular o comportamento dos reatores de fusão e controlá-los, o que pode ser acelerado por IA.
O Gêmeo Digital
NVIDIA e General Atomics estão construindo um gêmeo digital totalmente interativo do DIII-D dentro do NVIDIA Omniverse, impulsionado por Servidores NVIDIA RTX PRO e NVIDIA DGX Spark, com contribuições de apoio do San Diego Supercomputer Center, ALCF e NERSC.
Este reator virtual funde dinamicamente dados de sensores, simulações baseadas em física, modelos de engenharia e modelos substitutos de IA, criando um ambiente interativo unificado em tempo real que pode informar decisões rapidamente.
O gêmeo digital é sincronizado com o DIII-D físico, permitindo que a equipe internacional de 700 cientistas de 100 diferentes empresas teste ideias e execute cenários “e se” sem tocar na máquina real.
Os controles chave podem ser explorados no gêmeo digital para refinar a ciência antes de realizar experimentos reais, permitindo otimização rápida e avanço mais rápido rumo à fusão comercial.
Por Que Isso Importa
Essa abordagem transforma fundamentalmente a pesquisa em fusão de um desafio puramente físico para um também impulsionado por computação e algoritmos inteligentes.
Ao passar de simulações de semanas para respostas interativas quase em tempo real em segundos, o gêmeo digital atua como um verdadeiro “acelerador de fusão”, uma plataforma para testar rapidamente novas ideias, otimizar projetos de reatores e acelerar a energia comercial de fusão.