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谷歌加快核聚變研究 取之不盡的清潔能源還遠嗎

谷歌加快核聚變研究 取之不盡的清潔能源還遠嗎

與谷歌合作的這家核聚變研究公司是Tri Alpha Energy。它已經獲得超過5億美元的外部風投融資,投資人包括微軟聯合創始人Paul Allen。

兩家企業將這套演算法命名為Optometrist演算法,它會使得高性能計算與人類的判斷力結合,為複雜的能源技術問題尋找出更新更好的解決方案。

發表在星期二的《科學報告》上的文章顯示,在Optometrist演算法的幫助下,Tri Alpha Energy公司C2-U機器的核聚變實驗的運行速度從一個月左右壓縮到只有短短几個小時,系統能量損耗率也大幅降低近半,令總能量增加。只有總能量達到一定水平,才會發生聚變。這有助於讓核聚變發電早日成為現實。

核聚變,又稱為熱核反應,是一種複雜的核反應過程,是兩個或以上較細小的輕原子核在超高溫等條件下聚合成為一個較重的原子核,在此過程中部分質量轉換為能量。太陽數十億年來通過把氫原子聚變成氦原子而產生出熱量,這一過程就是核聚變。

如果要進行核聚變反應,首先就必須提高物質的溫度,使原子核和電子分開,處於這種狀態的物質稱為「等離子體」(plasma)。

人機結合的重要推進

Tri Alpha Energy公司的核聚變技術機器C2-U每8分鐘運行一次等離子實驗。過程包括用一束氫原子爆破等離子體,讓它在磁場中旋轉長達10毫秒。這樣做的目的是看它是否與理論設想一致,產生的能量多於消耗的能量。

該公司的核反應堆使用了所謂的場反轉配置(field-reversed configuration),它利用了等離子體自身的渦流來扭轉磁場,而不是完全依賴於機器上的磁線圈所產生的外部磁場。這樣做的結果是具有自我穩定性質的旋轉的圓柱體顆粒被磁性固定住,其結構類似於一個煙圈,優點是隨著等離子體能量的增加,磁約束變得更強大,更穩定。

創造這樣一個磁場反向配置,還得通過向反應堆注入質子、電子和硼燃料來讓它保持狀態是相當複雜的,變數幾乎不計可數,這就是為何Tri Alpha Energy公司要求助於谷歌。然而,即使是谷歌最先進最知名的超級計算機也無法勝任這項工作。

「即使結合谷歌規模化的計算機資源,整件事情也還是超越了我們的認知。」谷歌加速科學團隊的Ted Baltz說。因此,兩家公司將計算機演算法與人類的研究相結合,由計算機向人類專家提供多種選擇,人類專家根據直覺選擇出他們認為更有希望的選項。

「沒有先進的計算機輔助程序的幫助,這樣的結果單靠人類可能需要好幾年才能解決。」Tri Alpha Energy公司總裁兼技術總監Michl Binderbauer說。

有意思的是,正大力推進人工智慧技術的谷歌,這次不再將人類與人工智慧作競爭,「這是一個典型的人類和計算機在一起聯手合作的情況,而不是分開工作。」Ted Baltz這樣說。

C2-U已經被更強大、更複雜的機器Norman所替代。這個名稱是為了紀念該公司已經故去的聯合創始人Norman Rostoker。本月初,Norman進行了第一個等離子體實驗,如果實驗成功,Tri Alpha Energy公司下一步將建造一個具有示範性質的發電機。

隨著地球氣候發生變化,以及人類減少碳排放的需要愈加明確,取之不盡的清潔、安全能源一直是人類所渴盼的。但是,儘管人類已經在這方面試驗了60年之久,且投入了高達幾十億美元資金,但核聚變能源之夢迄今尚未實現,工業化規模的核聚變還有很久的路需要走。

事實上,不止是谷歌,其他公司和國家也在追逐核聚變能源的夢想。截至目前,規模最大的是正在法國南部進行的ITER計劃,達到180億歐元。該項目獲得了公共資金的資助,合作夥伴來自美國、歐盟、、印度、韓國、俄羅斯和日本。

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