Investigadores del estado de Nueva York crearon un chip neuronal superconductor, el primero de su tipo, capaz de procesar cerca de un millón de muestras de plasma de fusión por segundo.
El nuevo chip de cómputo Super Intelligence (SI) lo diseñaron investigadores del Laboratorio Nacional de Brookhaven (BNL), dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE). Para el proyecto se asociaron con el Laboratorio de Física del Plasma de Princeton (PPPL), la Instalación Nacional de Fusión DIII-D y Great Sky, una empresa tecnológica de Colorado.
Según BNL, el chip usa circuitos superconductores para imitar las redes neuronales humanas. Con el tiempo podría mejorar la forma en que los reactores de fusión monitorean y controlan el plasma caliente. En las pruebas de laboratorio detectó comportamientos inusuales del plasma y predijo inestabilidades.
"Es increíble ver al equipo procesando datos de nuestro tokamak con este chip, el primero de su tipo", dijo Richard Buttery, doctor y director de DIII-D. El equipo cree que la tecnología podría servir para sistemas de control de reactores de fusión más rápidos y confiables.
El problema de los datos del plasma
Los reactores de fusión usan campos magnéticos para confinar plasma a temperaturas de entre 100 y 150 millones de grados Celsius (180 a 270 millones de grados Fahrenheit). Esa temperatura extrema es unas 10 veces más alta que la del núcleo del Sol.
Las condiciones del plasma cambian rápido, así que monitorearlo en tiempo real es indispensable para mantenerlo estable. Eso exige computadores capaces de procesar enormes volúmenes de datos casi al instante, y los sistemas de cómputo convencionales basados en silicio tienen problemas para procesar tanta información con la velocidad necesaria.
El chip neuronal superconductor procesa señales a velocidades muy altas. Sus circuitos superconductores están dispuestos para imitar las conexiones del cerebro humano.
¿Cómo se probó el chip?
Para probarlo, los científicos reunieron datos del tokamak DIII-D, una instalación de investigación en fusión que opera General Atomics en California. Dos de las pruebas evaluaron la capacidad del chip para detectar actividad anómala del plasma y predecir disrupciones.
Los datos se capturaron a un ritmo de un millón de muestras por segundo, y el chip mantuvo ese ritmo. "Es una plataforma nueva y poderosa para implementar muchos de los algoritmos de SI que nuestro equipo en Brookhaven está desarrollando", dijo Shinjae Yoo, doctor, jefe del departamento de IA del CDS e investigador principal del proyecto.
Un tercer experimento usó datos de plasma simulados con TORAX, un simulador diferenciable del transporte en el núcleo de un tokamak desarrollado por el equipo de fusión de Google DeepMind.
En ese experimento el chip analizó señales para predecir el inicio de las inestabilidades de diente de sierra, que implican cambios rápidos en las condiciones del plasma. Según los resultados, las redes neuronales superconductoras podrían servir para el monitoreo y la estabilización del plasma en tiempo real.
¿Qué viene después?
Steven Cowley, director de PPPL, insistió en la necesidad de sistemas de control más rápidos para los reactores de fusión. "Estamos construyendo las máquinas de fusión de la era de la SI", dijo. "Este chip tomó datos directo de un tokamak a millones de muestras por segundo y mantuvo el ritmo."
Great Sky dijo que es su chip neuronal superconductor más grande a la fecha. Chips similares podrían usarse en computación cuántica, ciberseguridad y análisis de datos de rayos X a alta velocidad.
El equipo ya desarrolla un chip nuevo con una red neuronal 10 veces más grande que el diseño actual. Planea presentarlo en BNL a comienzos de 2027 y luego probarlo en el tokamak DIII-D durante experimentos de fusión en la segunda mitad de ese año.
"Esto es solo el comienzo", dijo Jeff Shainline, fundador y CEO de Great Sky, en un comunicado. "Este enfoque de hardware para IA tiene mucho que ofrecer en fusión, y también en otras aplicaciones en la frontera de la tecnología."
