Πρώην στελέχη της Google DeepMind ιδρύουν startup για την πυρηνική σύντηξη

Σύνοψη

• Η Fusionality, μια νέα startup με έδρα τη Λωζάνη, ιδρύθηκε από τους Federico Felici και Jonas Buchli, οι οποίοι διαθέτουν πολυετή εμπειρία στην έρευνα τεχνητής νοημοσύνης μέσα από τη θητεία τους στη Google DeepMind.
• Η εταιρεία επικεντρώνεται στην ανάπτυξη τυποποιημένων συστημάτων ελέγχου και περιβαλλόντων προσομοίωσης για αντιδραστήρες πυρηνικής σύντηξης, καταργώντας την ανάγκη των εταιρειών να δημιουργούν το λογισμικό τους από το μηδέν.
• Σύμφωνα με τους ιδρυτές, το 80% της αρχιτεκτονικής των συστημάτων ελέγχου παραμένει κοινό μεταξύ διαφορετικών σχεδίων αντιδραστήρων, γεγονός που επιτρέπει τη δημιουργία μιας ενιαίας εμπορικής πλατφόρμας βασισμένης στις αρχές της κοινής φυσικής.
• Η Fusionality ολοκλήρωσε πρόσφατα τον πρώτο γύρο χρηματοδότησης (pre-seed) αντλώντας 3,7 εκατομμύρια δολάρια από τις εταιρείες κεφαλαίου επιχειρηματικών συμμετοχών Founderful και Playfair.
• Η χρήση της τεχνητής νοημοσύνης περιορίζεται επί του παρόντος στη βελτιστοποίηση κρίσιμων παραμέτρων και όχι στον πλήρη, αυτόνομο έλεγχο του αντιδραστήρα, προσφέροντας ρεαλιστικές λύσεις σε εταιρείες όπως οι Commonwealth Fusion Systems και Proxima Fusion.

Η Fusionality αναπτύσσει λογισμικό ελέγχου και εξειδικευμένα περιβάλλοντα προσομοίωσης για συσκευές πυρηνικής σύντηξης, εκμεταλλευόμενη το γεγονός ότι περίπου το 80% αυτών των ψηφιακών υποδομών είναι πανομοιότυπο σε ολόκληρη τη βιομηχανία. Η startup συγκέντρωσε αρχική χρηματοδότηση ύψους 3,7 εκατομμυρίων δολαρίων από τις Founderful και Playfair προκειμένου να κατασκευάσει τα δομικά στοιχεία που θα επιταχύνουν την εμπορευματοποίηση της καθαρής ενέργειας.

Η δημιουργία ενέργειας μέσω της πυρηνικής σύντηξης απαιτεί την αναπαραγωγή των ακραίων συνθηκών που επικρατούν στο εσωτερικό των άστρων, αναγκάζοντας ελαφρούς ατομικούς πυρήνες να ενωθούν και να απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Οι μηχανικοί που ασχολούνται με την κατασκευή των αντιδραστήρων έρχονται αντιμέτωποι με πρωτοφανείς τεχνικές προκλήσεις, καθώς πρέπει να διαχειριστούν ένα υπερθερμασμένο πλάσμα το οποίο χαρακτηρίζεται από ακραία αστάθεια και απρόβλεπτη συμπεριφορά. Μέχρι σήμερα, κάθε εταιρεία που εισέρχεται στον αναδυόμενο χώρο της πυρηνικής σύντηξης αναγκάζεται να σπαταλήσει πολύτιμους πόρους και αμέτρητες εργατοώρες αναπτύσσοντας απόλυτα προσαρμοσμένα, ιδιόκτητα συστήματα ελέγχου. 

Οι ιδρυτές της Fusionality, μέσα από την πολυετή ακαδημαϊκή και επαγγελματική τους πορεία, παρατήρησαν μια σημαντική αναποτελεσματικότητα στην αγορά, διαπιστώνοντας ότι η συντριπτική πλειοψηφία αυτού του κώδικα και της λογικής ελέγχου επαναλαμβάνεται άσκοπα. Αντί να επιλύουν τα ίδια προβλήματα φυσικής επανειλημμένα, οι κατασκευαστές έχουν πλέον την επιλογή να βασιστούν σε ένα τυποποιημένο θεμέλιο το οποίο μπορεί να ρυθμιστεί εκ των υστέρων για τις αποκλειστικές ανάγκες του εκάστοτε αντιδραστήρα.

Η στρατηγική της εταιρείας προσομοιάζει έντονα με τη λογική των δομικών στοιχείων, προσφέροντας στις συνεργαζόμενες startup ένα ευέλικτο σύνολο ψηφιακών εργαλείων. Ο CEO, Federico Felici, παρομοιάζει τα συστήματα που αναπτύσσει η ομάδα του με τουβλάκια LEGO, εξηγώντας ότι οι κατασκευαστές μπορούν να ξεκινήσουν ενσωματώνοντας ορισμένα βασικά υποσυστήματα και σταδιακά να προσθέσουν επιπλέον λειτουργικότητα καθώς οι αντιδραστήρες τους εξελίσσονται και πλησιάζουν στο στάδιο της εμπορικής λειτουργίας. Αυτή η προσέγγιση επιτρέπει τον δραστικό περιορισμό του χρόνου ανάπτυξης και την άμεση εστίαση των μηχανικών σε καινοτομίες που αφορούν αποκλειστικά τον πυρήνα της τεχνολογίας τους, αφήνοντας την υποκείμενη διαχείριση της φυσικής στα χέρια των ειδικών της Fusionality.

Η τεχνολογία μαγνητικού περιορισμού και οι συνθήκες πλάσματος

Ο μαγνητικός περιορισμός αποτελεί την κυρίαρχη τεχνολογική κατεύθυνση που υποστηρίζει αρχικά η Fusionality, αξιοποιώντας υπεραγώγιμους ηλεκτρομαγνήτες για τον περιορισμό του πλάσματος στο κενό. Οι εν δυνάμει πελάτες της startup περιλαμβάνουν κορυφαίες εταιρείες του χώρου, όπως οι Commonwealth Fusion Systems, Realta Fusion, Proxima Fusion και Type One Energy, οι οποίες αναπτύσσουν περίπλοκες διατάξεις τύπου Tokamak ή Stellarator.

Ο έλεγχος του πλάσματος απαιτεί τη λήψη αποφάσεων σε κλάσματα του δευτερολέπτου, καθώς η παραμικρή διακύμανση στη θερμοκρασία, το σχήμα ή το επίπεδο τροφοδοσίας του καυσίμου μπορεί να οδηγήσει σε άμεση απώλεια της θερμοδυναμικής ισορροπίας και διακοπή της αντίδρασης. Οι παραδοσιακοί αλγόριθμοι ελέγχου δυσκολεύονται να διαχειριστούν τις μη γραμμικές μεταβλητές που προκύπτουν μέσα σε μια διάταξη Tokamak, έναν θάλαμο σε σχήμα ντόνατ όπου ισχυρότατα μαγνητικά πεδία προσπαθούν να αποτρέψουν την επαφή του υπερθερμασμένου αερίου με τα τοιχώματα. Η Fusionality επιχειρεί να γεφυρώσει αυτό το χάσμα αναπτύσσοντας εξαιρετικά ακριβή περιβάλλοντα προσομοίωσης τα οποία λειτουργούν ουσιαστικά ως ψηφιακά δίδυμα (digital twins) των πραγματικών αντιδραστήρων. Οι μηχανικοί μπορούν να δοκιμάσουν χιλιάδες διαφορετικά σενάρια διαταραχών του πλάσματος στον υπολογιστή προτού εφαρμόσουν τις αντίστοιχες διορθωτικές εντολές στον πανάκριβο φυσικό εξοπλισμό.

Αξίζει να σημειωθεί ότι η εφοδιαστική αλυσίδα γύρω από την πυρηνική σύντηξη αρχίζει να ωριμάζει με ταχείς ρυθμούς τα τελευταία χρόνια. Ενώ άλλες εταιρείες επικεντρώνονται στην κατασκευή φυσικών εξαρτημάτων για τη μετατροπή της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια για το δίκτυο, ελάχιστες οργανώσεις εξειδικεύονται αποκλειστικά στο κρίσιμο σημείο τομής μεταξύ hardware και software. Η Fusionality εισέρχεται σε ένα εξαιρετικά προσοδοφόρο κενό της αγοράς, παρέχοντας την απαραίτητη ψηφιακή υποδομή σε οργανισμούς που προηγουμένως αναγκάζονταν να συντηρούν πολυπληθείς ομάδες προγραμματιστών αποκλειστικά για τη συγγραφή βασικών πρωτοκόλλων ελέγχου των ηλεκτρομαγνητών.

Ο ρόλος της Τεχνητής Νοημοσύνης και η προσέγγιση της Google DeepMind

Ο Federico Felici υποστηρίζει ότι η τεχνητή νοημοσύνη θα διαδραματίσει καθοριστικό ρόλο στη βελτιστοποίηση των συστημάτων ελέγχου, αλλά προειδοποιεί ότι τα σημερινά μοντέλα δεν επαρκούν για την πλήρη και αυτόνομη διαχείριση ενός αντιδραστήρα. Η τεχνογνωσία των ιδρυτών πηγάζει από την περίοδο που ανέπτυσσαν μοντέλα μηχανικής μάθησης για τον έλεγχο διατάξεων Tokamak ενόσω εργάζονταν στο τμήμα ερευνών της Google DeepMind.

Η γνωριμία των δύο ερευνητών πραγματοποιήθηκε κατά τη διάρκεια της προσπάθειάς τους να εκπαιδεύσουν αλγόριθμους τεχνητής νοημοσύνης ώστε να ελέγχουν τις μεταβλητές ενός πειραματικού Tokamak στο Ομοσπονδιακό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Ελβετίας (EPFL) στη Λωζάνη. Ο Felici εντάχθηκε αργότερα στο δυναμικό της Google DeepMind, διευρύνοντας περαιτέρω τις ικανότητές του γύρω από τη δημιουργία εξειδικευμένων διεπαφών μηχανικής μάθησης για συσκευές σύντηξης. Παρά το εξαιρετικά προηγμένο τεχνολογικό του υπόβαθρο και την άμεση επαφή του με τις εξελίξεις στον τομέα της τεχνητής νοημοσύνης, ο Felici διατηρεί μια συνειδητά μετριοπαθή και απόλυτα προσγειωμένη στάση απέναντι στις τρέχουσες δυνατότητες των αλγορίθμων. Ο ίδιος αποσαφηνίζει ότι η τεχνητή νοημοσύνη προορίζεται να λειτουργήσει υποστηρικτικά, αναλαμβάνοντας την ενίσχυση και την τελειοποίηση συγκεκριμένων μικρο-παραμέτρων του ελέγχου, αντί να αντικαταστήσει τους ντετερμινιστικούς κανόνες φυσικής που διέπουν την ασφαλή λειτουργία των εγκαταστάσεων.

Η ρεαλιστική αντιμετώπιση του προβλήματος προσδίδει τεράστια αξιοπιστία στο εγχείρημα της Fusionality απέναντι στους παραδοσιακούς μηχανικούς πυρηνικής ενέργειας, οι οποίοι συνήθως αντιμετωπίζουν με έντονο σκεπτικισμό τις υποσχέσεις περί «παντοδύναμων» νευρωνικών δικτύων. Συνδυάζοντας την άριστη γνώση της δυναμικής των ρευστών και της φυσικής πλάσματος με τη σύγχρονη υπολογιστική ισχύ της μηχανικής μάθησης, η ομάδα της Λωζάνης φαίνεται ικανή να δημιουργήσει ένα εξαιρετικά ανθεκτικό προϊόν. 

Η απόφαση να επικεντρωθούν αρχικά σε συστήματα μαγνητικού περιορισμού κρίνεται απολύτως λογική με βάση το τρέχον τοπίο των επενδύσεων, ενώ υπάρχει ξεκάθαρη πρόθεση μελλοντικής επέκτασης και σε εναλλακτικές μεθόδους, εφόσον τα κεφάλαια από τον αρχικό κύκλο χρηματοδότησης επιτρέψουν τη διεύρυνση της επταμελούς, προς το παρόν, ερευνητικής ομάδας.