AI Successfully Predicts Nuclear Fusion Ignition at NIF, Boosting Efficiency in Clean Energy Research

في تطور مهم يُعدّ خطوة كبيرة نحو تحقيق الطاقة النظيفة، نجح فريق من العلماء في مختبر لورانس ليفيرمور الوطني في تدريب نموذج ذكاء اصطناعي متقدم لتنبؤ نجاح تجارب الاندماج النووي في منشأة التصغير التحفظي الوطنية (NIF). ونشرت نتائج الدراسة في مجلة ساينس، حيث أظهر النموذج الذكي احتمالًا بنسبة 74% لنجاح تجربة الاندماج في عام 2022، متفوقًا على الطرق التقليدية المبنية على الحوسبة الفائقة من حيث الدقة وشمولية التحليل. التجربة تعتمد على توجيه 192 شعاع ليزري قوي نحو قنبلة صغيرة من وقود هيدروجيني (ديوتيريوم وتريتيوم) داخل أسطوانة ذهبية تُسمى "هولراوم"، مما يُحدث تدفقًا قويًا من الأشعة السينية تُضغط بها القنبلة إلى حد يُشعل تفاعلات الاندماج. الهدف الأسمى هو تحقيق "الانفجار الناتج عن الاندماج" (ignition)، حيث تُنتج الطاقة أكثر مما يستهلكه الليزر. لكن هذه العملية معقدة للغاية، وغالبًا ما تفشل بسبب عوامل متعددة مثل عيوب في الأداة، أو تغيرات دقيقة في ترتيب الليزر، أو تقلبات غير متوقعة في التفاعل. المحاولات الناجحة نادرًا ما تُجرى، إذ لا تتجاوز بضع عشرات سنويًا، ما يجعل كل تجربة باهظة التكلفة ومحفوفة بالمخاطر. ولهذا، واجه الفريق تحديًا كبيرًا: كيف تقليل الفشل وزيادة فرص النجاح؟ بدلاً من الاعتماد فقط على النماذج الحاسوبية التقليدية التي تبسيطها لتكون قابلة للتشغيل، قرر الفريق بقيادة كيلي همبيرد، رئيسة مجموعة المحاكاة المعرفية في برنامج الاندماج التحفظي، بناء نموذج ذكاء اصطناعي باستخدام بيانات سابقة من تجارب NIF، ومحاكاة فيزيائية عالية الدقة، ومعرفة خبراء المجال. تم تدريب النموذج على أكثر من 30 مليون ساعة معالجة على حواسيب فائقة، مما سمح له بفهم "مختلف الطرق التي يمكن أن تفشل فيها الانفجارات"، بما في ذلك الأخطاء التقنية والعيوب الميكانيكية والظواهر الطبيعية العشوائية. النتيجة؟ نموذج قادر على تقييم تصميم تجربة ما قبل تنفيذها، وتقديم توقعات دقيقة حول احتمال نجاحها. في تجربة 2022، تنبأ النموذج بدقة بنتائجها، وعندما تم تحسين مكونات النموذج الفيزيائية، ارتفعت دقة التنبؤ من 50% إلى 70%. هذا التقدم لا يعني أن الاندماج النووي أصبح جاهزًا للتطبيق التجاري، لكنه يُعدّ خطوة حاسمة في تقليل الوقت والتكلفة، وتحسين كفاءة البحث. كما يُظهر أن الذكاء الاصطناعي لا يحلّل البيانات فقط، بل يُحاكي واقعًا معقدًا مليئًا بالعوامل غير المثالية. "الاندماج النووي لا يُبنى في يوم واحد"، كما قالت همبيرد. "لكن كل تجربة ناجحة، حتى لو لم تصل إلى الهدف الكامل، تمثل تقدمًا هائلاً مقارنةً بالماضي، حيث كنا نحصل على كيلوجول واحد فقط مقابل ميجاجول اليوم". هذا التقدم، بفضل الذكاء الاصطناعي، يُقربنا خطوة أكبر من حلم طاقة نظيفة ومستدامة.