À mesure que les impacts du changement climatique continuent de croître, l'intérêt pour le potentiel de la fusion en tant que source d'énergie propre augmente également. Bien que les réactions de fusion soient étudiées en laboratoire depuis les années 1930, les scientifiques doivent encore répondre à de nombreuses questions cruciales pour faire de la puissance de fusion une réalité, et le temps presse. Dans le cadre de sa stratégie visant à accélérer l'arrivée de l'énergie de fusion et atteindre la neutralité carbone d'ici 2050, le Département américain de l'Énergie (DoE) a annoncé un nouveau financement pour un projet dirigé par des chercheurs du MIT. Centre de science et de fusion du plasma (PSFC) et quatre institutions collaboratrices.
Cristina Réa, chercheur scientifique et chef de groupe au PSFC, servira de chercheur principal pour la collaboration de trois ans nouvellement financée visant à piloter l'intégration des données de fusion dans un système pouvant être lu par des outils basés sur l'IA. Le PSFC, en collaboration avec des scientifiques de William & Mary, de l'Université du Wisconsin à Madison, de l'Université d'Auburn et du groupe à but non lucratif HDF, prévoit de créer une plate-forme holistique de données de fusion, dont les éléments pourraient offrir un accès sans précédent aux chercheurs, en particulier aux étudiants sous-représentés. . Le projet vise à encourager une participation diversifiée à la fusion et à la science des données, tant dans le milieu universitaire que sur le marché du travail, grâce à des programmes de sensibilisation dirigés par les co-chercheurs du groupe, dont quatre sur cinq sont des femmes.
Le prix du DoE, qui fait partie d'un Un financement de 29 millions de dollars pour sept projets à travers 19 institutions, soutiendra les efforts du groupe pour distribuer les données produites par des appareils de fusion comme l'Alcator C-Mod du PSFC, un « tokamak » en forme de beignet qui utilisait de puissants aimants pour contrôler et confiner les réactions de fusion. Alcator C-Mod a fonctionné de 1991 à 2016 et ses données sont toujours à l'étude, en partie grâce à l'engagement du PSFC en faveur du libre échange de connaissances.
Actuellement, il y a près de 50 dispositifs de fusion expérimentaux publics de type confinement magnétique ; cependant, les données historiques et actuelles de ces appareils peuvent être difficiles d'accès. Certaines bases de données de fusion nécessitent la signature d'accords d'utilisation, et toutes les données ne sont pas cataloguées et organisées de la même manière. De plus, il peut être difficile d’exploiter l’apprentissage automatique, une classe d’outils d’IA, pour analyser les données et permettre la découverte scientifique sans une réorganisation fastidieuse des données. Il en résulte moins de scientifiques travaillant sur la fusion, de plus grands obstacles à la découverte et un goulot d'étranglement dans l'exploitation de l'IA pour accélérer les progrès.
La plateforme de données proposée par le projet élimine les obstacles techniques en étant ÉQUITABLE — Trouvable, interopérable, accessible, réutilisable — et en adhérant à La science ouverte de l'UNESCO (OS) recommandations pour améliorer la transparence et l’inclusivité de la science ; tous les livrables des chercheurs respecteront les principes FAIR et OS, comme l'exige le DoE. Les bases de données de la plateforme seront construites à l'aide de MDSplusML, une version améliorée du MDSplus logiciel open source développé par les chercheurs du PSFC dans les années 1980 pour cataloguer les résultats des expériences d'Alcator C-Mod. Aujourd'hui, près de 40 instituts de recherche sur la fusion utilisent MDSplus pour stocker et fournir un accès externe à leurs données sur la fusion. La sortie de MDSplusML vise à perpétuer cet héritage de collaboration ouverte.
Les chercheurs ont l'intention de lever les obstacles à la participation des femmes et des groupes défavorisés non seulement en améliorant l'accès général aux données de fusion, mais également par le biais d'une école d'été subventionnée qui se concentrera sur des sujets à l'intersection de la fusion et de l'apprentissage automatique, qui se tiendra à William. & Mary pour les trois prochaines années.
Concernant l'importance de leurs recherches, Rea déclare : « Ce projet vise à répondre aux besoins de la communauté de la fusion et à nous préparer au succès. Les progrès scientifiques dans le domaine de la fusion sont possibles grâce à la collaboration multidisciplinaire et à la pollinisation croisée, l'accessibilité est donc absolument essentielle. Je pense que nous comprenons tous maintenant que les communautés diverses ont des idées plus diverses et permettent de résoudre les problèmes plus rapidement.
Les travaux de la collaboration s'alignent également sur des domaines de recherche essentiels identifiés dans le rapport de l'Agence internationale de l'énergie atomique. « L'IA pour la fusion » Projet de recherche coordonnée (CRP). Rea a été choisi comme coordinateur technique du CRP de l'AIEA, mettant l'accent sur l'engagement communautaire et l'accès aux connaissances pour accélérer la recherche et le développement sur la fusion. Dans une lettre de soutien écrite pour le projet proposé par le groupe, l'AIEA a déclaré que « les travaux (des chercheurs) réaliseront (…) seront bénéfiques non seulement à notre CRP mais aussi à la communauté internationale de la fusion dans son ensemble ».
Dennis Whyte, directeur du PSFC et professeur d'ingénierie à Hitachi America, ajoute : « Je suis ravi de voir le PSFC et nos collaborateurs être à l'avant-garde de l'application de nouveaux outils d'IA tout en encourageant et en permettant simultanément l'extraction de données critiques de nos expériences.
« Avoir l'opportunité de diriger un projet aussi important est extrêmement significatif, et je ressens la responsabilité de montrer que les femmes sont des leaders dans les domaines STEM », déclare Rea. « Nous avons une équipe incroyable, fortement motivée pour améliorer notre écosystème de fusion et contribuer à faire de l’énergie de fusion une réalité. »
