שיתוף פעולה חדש בין אנבידיה לחברת General Atomics מביא לראשונה את עולם ההיתוך הגרעיני אל עידן הבינה המלאכותית. במסגרת הפרויקט, שהוכרז במסגרת כנס GTC השבוע בוושינגטון, החברות יפתחו תאום דיגיטלי (Digital Twin) מתקדם למתקן DIII-D שבסן־דייגו – כור ניסויי שנחשב לאחד המרכזיים בעולם במחקר פלזמה. התאום הדיגיטלי ישלב מודלים מבוססי AI, הדמיות פיזיקליות ונתוני חיישנים בזמן אמת, במטרה לחזות את התנהגות הפלזמה ולייעל את תכנון הדור הבא של כורי היתוך.

התאום הדיגיטלי יתפקד כהעתק וירטואלי חי של הכור, המסונכרן עמו ברציפות ומאפשר לחוקרים “להפעיל” את הכור דיגיטלית: לשנות תנאים, לבדוק תגובות ולחזות מצבי קיצון מבלי לסכן ציוד או להשבית ניסויים. המטרה: להמיר שנים של ניסוי וטעייה למודלים ממוחשבים הנלמדים בזמן אמת ומניבים תחזיות מהימנות על יציבות הפלזמה.

האתגרים בדרך להיתוך נותרו עצומים. היתוך גרעיני הוא תהליך שבו שני גרעיני מימן קלים מתמזגים לגרעין הליום ומשחררים כמות אדירה של אנרגיה — בדומה למה שמתרחש בליבת השמש — והוא נחשב לדרך נקייה ובטוחה להפקת חשמל. כדי להפיק אנרגיה עודפת בתנאי מעבדה, יש לשמור פלזמה – גז יונים טעון וחם במיוחד שבו מתרחש ההיתוך – בטמפרטורה של עשרות מיליוני מעלות ובמצב יציב מספיק לאורך זמן. תנודות זעירות בלחץ, בטמפרטורה או בשדה המגנטי עלולות למוטט את התהליך כולו. גם החומרים המרכיבים את דפנות הכור חייבים לעמוד בפני קרינה וחום קיצוניים מבלי להישחק. כאן נכנסים מודלים מבוססי AI – הם מאפשרים למידה ממאות אלפי ניסויים קודמים, חיזוי של אי־יציבויות בזמן אמת, ובקרה חכמה שמגיבה מהר יותר מכל מערכת אנושית.

ג’נרל אטומיקס נחשבת לחלוצה עולמית בתחום ההיתוך המגנטי. מאז שנות ה־50 היא מנהלת את מתקן DIII-D ומספקת רכיבים מרכזיים לפרויקט ITER הבינלאומי, בהם מגנט־העל המרכזי – הגדול והחזק מסוגו בעולם. גישתה מתאפיינת בשילוב הדוק בין מדע לפיתוח הנדסי: מהבנת הפיזיקה של הפלזמה ועד תכנון מערכות בקרה, חיישנים ומודלים חישוביים. שיתוף הפעולה עם אנבידיה מרחיב את הגישה הזו לעידן החדש של אנרגיה מבוססת מידע. אם התאום הדיגיטלי של DIII-D יצליח לספק תחזיות מדויקות ולייעל את שלבי הפיתוח, ייתכן שמדובר בצעד ממשי ראשון בדרך למימוש חזון ההיתוך המסחרי.

כשפלזמה פוגשת בינה מלאכותית: הדור החדש של התאומים הדיגיטליים

בהקשר של היתוך גרעיני, התאום הדיגיטלי שמפתחות אנבידיה וג'נרל אטומיקס מייצג מדרגה חדשה לחלוטין בעולם ההנדסה הממוחשבת. אמנם תאומים דיגיטליים קיימים כבר שנים – במנועי מטוסים, במערכות ייצור ואף במודלים ביולוגיים – אך כאן האובייקט שמדמים איננו מנוע או מבנה קשיח, אלא פלזמה: מצב חומר טעון, לוהט ודינמי שנע במהירות עצומה ומגיב לכל שינוי פיזיקלי כמעט מיד. לכן, התאום הדיגיטלי של כור ההיתוך חייב לא רק להעתיק את המציאות, אלא לחזות בזמן אמת את ההתנהגות הכאוטית של הפלזמה ולזהות רגעים של חוסר יציבות – תהליך שדורש רמת חישוב וזמן תגובה שמעבר למה שמוכר מעולם התאומים הדיגיטליים הקלאסיים.

האתגר טמון בכך שכדי לשלוט בפלזמה, יש למדל במקביל תופעות מגנטיות, תרמודינמיות ואלקטרוניות המתרחשות בקצב של מיליוניות השנייה. המשמעות היא שתאום ההיתוך אינו רק “סימולציה ויזואלית”, אלא מערכת בקרה חיה, שמגיבה בזמן אמת לנתוני ניסוי ולחיישנים פיזיים מהכור. בנוסף, עליו לשלב דיסציפלינות רבות — פיזיקת פלזמה, הנדסת חומרים, בקרה, עיבוד נתונים ובינה מלאכותית — תחת מודל אחד אחוד. גם כאן מדובר בקפיצה קונספטואלית: לא עוד מודל סטטי של מערכת, אלא תאום לומד, שמתעדכן ומשפר את עצמו בכל אינטראקציה עם העולם האמיתי.

כדי להתמודד עם מורכבות כזו, נדרשת עוצמת מחשוב עצומה. לכן גויסו לפרויקט שני מחשבי־על מהחזקים בארצות הברית: Polaris ממעבדת Argonne ו־Perlmutter ממעבדת לורנס ברקלי. מחשבים אלה, בעלי הספק של עשרות פטהפלופס, מריצים במקביל את המודלים הפיזיקליים והאלגוריתמים של הבינה המלאכותית, תוך עיבוד כמויות נתונים עצומות מניסויי פלזמה אמיתיים. Polaris משמש בעיקר לאימון המודלים וללמידת תבניות מהנתונים, בעוד Perlmutter מפעיל את הסימולציות ברזולוציה גבוהה ומאפשר חיזוי בזמן אמת של תופעות בתוך הכור.

בשלב זה נכנסים הכלים של אנבידיה, שמאפשרים להפוך את כל המערך הזה לישים בפועל. אנבידיה תספק את תשתיות המחשוב החזקות שלה – בהם פלטפורמות CUDA-X ו־Omniverse – שיאפשרו הרצה של סימולציות מדויקות ברזולוציה חסרת תקדים. CUDA-X מספקת את הבסיס החישובי: אוסף ספריות וכלים המנצלים את כוח ה־GPU להאצת חישובים מדעיים ובינה מלאכותית, בעוד Omniverse משמשת כמרחב סימולציה תלת־ממדי שבו מתממשק התאום הדיגיטלי כולו – עם ויזואליזציה בזמן אמת, אינטגרציה של נתוני חיישנים ויכולת “להריץ” את הכור באופן וירטואלי. השילוב הזה – בין מחשוב־על, בינה מלאכותית וסביבת תאום דיגיטלי רבת־עוצמה – הופך את פרויקט ההיתוך של General Atomics לאחד הניסיונות הראשונים בעולם לייצר מערכת מדעית שיכולה להבין את עצמה בזמן אמת.