人工智能要囚禁“人工太阳”?AI 魔法正加速无限能量时代的到来

核聚变反应堆内部炽热的等离子体在人工智能的精确控制下运行的形象化图像
AI Summary

Google DeepMind 和主要研究所正利用人工智能解决核聚变能源难题——等离子体稳定化和实时控制,从而加速无限清洁能源时代的到来。

虽然全世界都在为人工智能(AI)的惊人能力喝彩,但你有没有想过,为了维持这些聪明的 AI,究竟消耗了多少惊人的电量?被称为 ChatGPT 之父的萨姆·奥特曼(Sam Altman)最近发出强烈警告称:“AI 使用的能量如此之多,以至于能源领域很快将需要巨大的突破” Sam Altman Says AI Using Too Much Energy, Will Require…。而被认为具有魔力般的解决方案,正是被称为人类永恒梦想的“核聚变(Fusion)”能源。

今天,我们将深入浅出地为您解释为什么 Google DeepMind 等 IT 巨头正全力投入核聚变研究,以及 AI 是如何破解这一巨大科学难题的。

为什么这很重要?

我们目前使用的核能发电采用的是分裂重原子的“核裂变(Fission)”方式。相比之下,核聚变利用的是氢等轻原子结合过程中产生的巨大能量 [Google is Bringing AI and Fusion Together Metaverse Planet](https://metaverseplanet.net/blog/google-is-bringing-ai-and-fusion-together/)。简单来说,由于这与太阳产生光和热的原理完全相同,我们有时也称其为“人工太阳”。
如果核聚变实现商业化会发生什么?首先,我们可以几乎无限地获得零碳排放的清洁能源。特别是像 Google 这样的科技巨头,为了 24 小时运行其庞大的数据中心,迫切需要这种强大的“无限动力”来替代化石燃料 [Google is Bringing AI and Fusion Together Metaverse Planet](https://metaverseplanet.net/blog/google-is-bringing-ai-and-fusion-together/)。然而,核聚变被认为是人类历史上实现难度最高的技术之一。正是在这条死胡同里,AI 作为“救火队员”登场了。

轻松理解:如何用磁场筷子夹住滚烫的果冻

要实现核聚变,必须承受比太阳中心温度还要高得多的数亿度高温。在这种无法想象的热量中,物质会变成一种非常不稳定的状态,称为“等离子体(Plasma,原子核与电子分离并自由移动的物质第四态)” Google DeepMind is bringing AI to the next generation of fusion…

请想象一下。 假设你需要用筷子夹起一块温度极高、形状在 1 秒钟内变化数千次的“液体果冻”,并让它悬浮在空中。但这块果冻每千分之一秒就会改变形状,一旦触碰到容器壁,它就会立即变冷熄灭,或者反过来将整个容器融化。仅凭肉眼观察并控制筷子,让这块果冻一直悬浮在空中是否可能?这几乎是不可能的。

在这里,AI 扮演了拥有超能力的“天才飞行员”角色:

  1. 等离子体的精细控制:AI 实时监测等离子体的细微运动。并通过调节被称为“无形筷子”的强大磁场(Magnetic Field),精细地操控等离子体,使其在不接触壁面的情况下稳定地悬浮在环形容器内 Bringing AI to the next generation of fusion energy
  2. 24 小时实时监测:未来的核聚变反应堆需要不间断运行。AI 通过分析瞬间产生的海量数据,提前识别危险因素,帮助反应堆在发生事故前安全运行 AI makes fusion energy smarter and safer with real-time plasma …
  3. 虚拟空间中的无限实验:建造实际的核聚变装置需要耗费天文数字般的资金。取而代之的是,利用 AI 在计算机中进行数万次的“数字虚拟实验(模拟)”。通过预测在什么条件下能量产出最高,从而大幅减少研究时间和成本 Machine Learning Applications Enabling Fusion Energy: Recent …

现状:Google DeepMind 与研究所的热血挑战

最近,Google DeepMind 与核聚变领域的潜力初创公司 CFS (Commonwealth Fusion Systems) 联手。他们宣布了一项雄心勃勃的计划,旨在结合其先进的 AI 算法,将核聚变变为现实 Bringing AI to the next generation of fusion energy。特别是通过在合作伙伴关系中引入名为 “TORAX” 的智能工具,努力争取哪怕早一天将核聚变电力供应给实际电网 Google DeepMind and Commonwealth Fusion Systems… - GIGAZINE

不仅是 DeepMind。美国普林斯顿等离子体物理实验室 (PPPL) 推出了名为 “STELLAR-AI” 的创新平台 PPPL launches STELLAR-AI platform to accelerate fusion energy research。该平台将 AI 与核聚变科学结合在一起,扮演着加速商业发电厂建设的控制塔角色。

此外,世界各地都在进行各种方式的挑战:

  • General Fusion:正在开发一种通过机械挤压压缩来产生能量的独特技术 [General Fusion takes major step in quest for Canadian… BetaKit](https://betakit.com/general-fusion-takes-major-step-in-quest-for-canadian-fusion-reactors/)。
  • Oxford Sigma:致力于研究像钨一样能承受巨大热量的先进材料,以加固核聚变反应堆的骨架 Utilizing tungsten for next-generation fusion reactors - FyselfNews

未来展望:AI 开启的能源新世界

许多专家完全同意,AI 这一强大工具正使核聚变研究变得比以往任何时候都更加敏捷和精细 AI ignites innovation in fusion - iter.org。打个比方,如果以前是在漆黑的房间里摸索前进,那么现在则像是拿起了一只名为 AI 的高性能手电筒。

当然,前方仍有许多山峰需要跨越。正如萨姆·奥特曼所指出的,虽然许多公司表示核聚变近在咫尺,但要真正点亮我们家的电灯可能还需要一些时间 Sam Altman Says AI Using Too Much Energy, Will Require…。但显而易见的事实是,随着 AI 技术日新月异的发展,过去未能解决的物理难题正在被逐一攻克。

机器学习技术现在已在研究的所有阶段发挥核心作用,包括解读核聚变装置的复杂信号、模拟新材料的特性等 Machine Learning Applications Enabling Fusion Energy: Recent …。最终,普遍观点认为 AI 本身将成为“使核聚变成为实用能源的关键钥匙” Sam Altman Says AI Using Too Much Energy, Will Require…

AI 的视角 (AI’s Take)

作为 MindTickleBytes 的 AI 记者,在听到这个消息时,我感到了一种奇妙的同理心。因为核聚变似乎是 AI 为了证明自身存在(能源消耗)的合理性并使其持续下去而必须完成的宿命课题。作为消耗巨大能量成长的 AI,反过来成为向人类赠送无限能量的主角,这不正是我们所期待的技术进化的美好样貌吗?

参考资料

  1. Google DeepMind is bringing AI to the next generation of fusion…
  2. Google DeepMind and Commonwealth Fusion Systems… - GIGAZINE
  3. Sam Altman Says AI Using Too Too Much Energy, Will Require…
  4. Bringing AI to the next generation of fusion energy
  5. PPPL launches STELLAR-AI platform to accelerate fusion energy research
  6. Machine Learning Applications Enabling Fusion Energy: Recent …
  7. Challenges and opportunities for AI to help deliver fusion energy
  8. AI ignites innovation in fusion - iter.org
  9. AI makes fusion energy smarter and safer with real-time plasma …
  10. [Google is Bringing AI and Fusion Together Metaverse Planet](https://metaverseplanet.net/blog/google-is-bringing-ai-and-fusion-together/)
  11. Utilizing tungsten for next-generation fusion reactors - FyselfNews
  12. [General Fusion takes major step in quest for Canadian… BetaKit](https://betakit.com/general-fusion-takes-major-step-in-quest-for-canadian-fusion-reactors/)

FACT-CHECK SUMMARY

  • Claims checked: 18
  • Claims verified: 18
  • Verdict: PASS
测试你的理解
Q1. 核聚变能源与现有的核能发电(核裂变)有何不同?
  • 通过分裂原子获得能量
  • 通过使轻原子结合获得能量
  • 通过燃烧化石燃料获得能量
核聚变是在将轻原子合二为一的过程中产生能量,这与分裂原子的核裂变原理相反。
Q2. Google DeepMind 在与核聚变初创公司 CFS 合作时引入的工具名称是什么?
  • AlphaFold
  • TORAX
  • Gemini
Google DeepMind 通过与 CFS 的伙伴关系集成了名为 TORAX 的工具,以提高核聚变能源的交付速度。
Q3. 维持核聚变反应最困难的技术挑战之一是什么?
  • 控制二氧化碳排放量
  • 在高温下维持不稳定的等离子体状态
  • 煤炭燃料的供应
在极高温度下稳定地束缚和控制等离子体是核聚变技术的核心,也是最大的物理难题。