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A medida que los impactos del cambio climático continúan aumentando, también aumenta el interés en el potencial de la fusión nuclear como fuente de energía limpia. Aunque las reacciones de fusión se han estudiado en laboratorios desde la década de 1930, los científicos todavía necesitan responder muchas preguntas críticas para hacer realidad la energía de fusión, y el tiempo es esencial. Como parte de su estrategia para acelerar la adopción de la energía de fusión y lograr la neutralidad de carbono para 2050, el Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) ha anunciado nueva financiación para un proyecto liderado por investigadores del Centro de Ciencia y Fusión del Plasma (PSFC) del MIT y cuatro cooperantes. instituciones.
Cristina Rea, científica investigadora y líder de grupo en PSFC, será la investigadora principal de la colaboración de tres años recientemente financiada para probar la integración de datos de fusión en un sistema legible mediante herramientas impulsadas por IA. El PSFC, junto con científicos del College of William & Mary, la Universidad de Wisconsin en Madison, la Universidad de Auburn y el grupo sin fines de lucro HDF, planean crear una plataforma holística de datos de fusión, cuyos elementos podrían ofrecer a los investigadores un acceso sin precedentes. especialmente estudiantes subrepresentados. El proyecto tiene como objetivo fomentar la participación diversa en la fusión y la ciencia de datos tanto en el mundo académico como en la fuerza laboral a través de programas de extensión dirigidos por los co-investigadores del grupo, cuatro de los cinco de los cuales son mujeres.
El premio del Departamento de Energía, que forma parte de un paquete de financiación de 29 millones de dólares para siete proyectos en 19 instituciones, apoyará los esfuerzos del grupo para difundir datos producidos por dispositivos de fusión como el Alcator C-Mod del PSFC, un «tokamak» con forma de donut que utiliza potentes Imanes para controlar y contener reacciones de fusión. Alcator C-Mod funcionó de 1991 a 2016 y sus datos aún se están estudiando, gracias en parte al compromiso del PSFC con el libre intercambio de conocimientos.
En la actualidad, existen cerca de 50 dispositivos públicos de fusión por confinamiento magnético experimentales; Sin embargo, puede resultar difícil acceder a los datos históricos y actuales de estos dispositivos. Algunas bases de datos de fusión requieren la firma de acuerdos de usuario y no todos los datos se catalogan y organizan de la misma manera. Además, puede resultar difícil aprovechar el aprendizaje automático, una clase de herramientas de inteligencia artificial, para analizar datos y permitir descubrimientos científicos sin una reorganización de datos que requiere mucho tiempo. El resultado es un menor número de científicos trabajando en la fusión, mayores obstáculos para el descubrimiento y un cuello de botella en el uso de la IA para acelerar el progreso.
La plataforma de datos propuesta por el proyecto supera las barreras técnicas al ser FAIR (descubrible, interoperable, accesible, reutilizable) y al adherirse a las recomendaciones de Ciencia Abierta (OS) de la UNESCO para mejorar la transparencia y la inclusión de la ciencia; Todos los hallazgos de los investigadores cumplirán con los principios FAIR y OS según lo exige el DoE. Las bases de datos de la plataforma se crean utilizando MDSplusML, una versión actualizada del software de código abierto MDSplus, desarrollado por investigadores del PSFC en la década de 1980 para catalogar los resultados de los experimentos de Alcator C-Mod. Hoy en día, casi 40 institutos de investigación de fusión utilizan MDSplus para almacenar sus datos de fusión y permitir el acceso externo a ellos. El lanzamiento de MDSplusML tiene como objetivo continuar este legado de colaboración abierta.
Los investigadores pretenden eliminar las barreras a la participación de mujeres y grupos desfavorecidos no solo aumentando el acceso universal a los datos de fusión, sino también realizando una escuela de verano subvencionada centrada en temas en la intersección de la fusión y el aprendizaje automático, celebrada en William Will y Maria durante los próximos tres años.
Rea dice sobre la importancia de su investigación: “Este proyecto trata de responder a las necesidades de la comunidad de fusión y prepararnos para el éxito. Los avances científicos en fusión son posibles gracias a la colaboración multidisciplinaria y la fertilización cruzada, por lo que la accesibilidad es absolutamente esencial. Creo que ahora todos entendemos que las comunidades diversas tienen ideas más diversas y permiten una resolución de problemas más rápida”.
El trabajo de la colaboración también es consistente con áreas de investigación clave identificadas en el Proyecto de Investigación Coordinada de IA para Fusión (CRP) de la Agencia Internacional de Energía Atómica. Rea fue seleccionada como coordinadora técnica del CRP de la OIEA, con un enfoque en la participación de la comunidad y el acceso al conocimiento para acelerar la investigación y el desarrollo de la fusión. En una carta de apoyo al proyecto propuesto por el grupo, la OIEA declaró: “El trabajo [the researchers] llevará a cabo […] Será beneficioso no sólo para nuestro CRP sino también para la comunidad internacional de fusión en general”.
Dennis Whyte, director de PSFC y profesor de ingeniería en Hitachi America, añade: «Estoy entusiasmado de que PSFC y nuestros colaboradores estén a la vanguardia en la aplicación de nuevas herramientas de IA y al mismo tiempo fomenten y permitan la extracción de datos críticos de nuestros experimentos».
«Tener la oportunidad de liderar un proyecto tan importante es extremadamente significativo y me siento obligada a demostrar que las mujeres son líderes en STEM», afirma Rea. «Tenemos un equipo increíble que está fuertemente motivado para mejorar nuestro ecosistema de fusión y ayudar a hacer realidad la energía de fusión».
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