El Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) anunció nueva financiación para un proyecto liderado por investigadores del Centro de Fusión y Ciencia del Plasma (PSFC) del MIT y cuatro instituciones asociadas como parte de una estrategia para acelerar la llegada de la energía de fusión y lograr la neutralidad de carbono para 2050.

El nuevo trabajo que están llevando a cabo Cristina Rea del MIT y sus coinvestigadores tiene como objetivo acelerar el progreso en la ciencia de la fusión y hacer que la energía de fusión sea una realidad lo antes posible. Fuente de la imagen: AnaKova/EE.UU. Departamento de extensión de fusión

A medida que los efectos del cambio climático continúan creciendo, también crece 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, hay muchas preguntas clave que los científicos deben responder antes de que la generación de energía de fusión se convierta en una realidad, y el tiempo es esencial.

Mejorar las capacidades de investigación a través de datos e inteligencia artificial.

Cristina Rea, científica investigadora y líder de grupo en el Centro de Ciencia y Fusión del Plasma, actuará como investigadora principal en un proyecto colaborativo de tres años recientemente financiado para poner a prueba la integración de datos de fusión en un sistema que pueda leerse mediante herramientas de inteligencia artificial. PSFC, junto con científicos del College of William and Mary, la Universidad de Wisconsin-Madison, la Universidad de Auburn y el grupo sin fines de lucro HDF, planea crear una plataforma holística de datos convergentes, cuyos elementos podrían brindar un acceso sin precedentes a los investigadores, especialmente a los estudiantes subrepresentados. El proyecto tiene como objetivo alentar a diversos grupos del mundo académico y laboral a participar en la convergencia y la ciencia de datos a través de un programa de divulgación dirigido por los coinvestigadores del grupo, cuatro de cada cinco de los cuales son mujeres.

Cristina Rea (derecha) es investigadora principal de un nuevo proyecto financiado por el Departamento de Energía de EE. UU. que buscará modernizar los datos de dispositivos de fusión como el tokamak C-Mod de Alcatel (al fondo) para aprovechar el poder de la inteligencia artificial. Danas Ridikas, jefe del departamento de física de la Agencia Internacional de Energía Atómica, escribió una carta de apoyo a la propuesta de Rhea. Crédito de la foto: EarlMarmar.

El premio del DOE, que forma parte de un paquete de financiación de 29 millones de dólares para siete proyectos en 19 agencias, apoyará la distribución por parte del grupo de datos generados por dispositivos de fusión como el Alcator C-Mod del PSFC, un "tokamak" con forma de rosquilla que utiliza potentes imanes para controlar y confinar las reacciones de fusión. Alcator C-Mod funcionó entre 1991 y 2016 y sus datos aún se están estudiando, gracias en parte al compromiso del PSFC con el libre intercambio de conocimientos.

Abordar los desafíos de adquisición de datos

Actualmente, existen cerca de 50 dispositivos experimentales de fusión por confinamiento magnético públicos; sin embargo, es difícil obtener datos históricos y actuales de estos dispositivos. Algunas bases de datos de fusión requieren un acuerdo de usuario firmado y no todos los datos se catalogan y organizan de la misma manera. Además, es difícil utilizar el aprendizaje automático (un tipo de herramienta de inteligencia artificial) para analizar datos y lograr descubrimientos científicos sin una reorganización de datos que requiere mucho tiempo. Como resultado, hay menos científicos trabajando en investigaciones sobre la convergencia, han aumentado las barreras al descubrimiento y se encuentran obstáculos en el uso de la IA para acelerar el progreso.

La plataforma de datos propuesta por el proyecto aborda las barreras técnicas para una mayor transparencia e inclusión en la ciencia a través de las recomendaciones FAIR (Encontrable, Interoperable, Accesible, Reutilizable) y Ciencia Abierta (OS) de la UNESCO; Según lo exige el Ministerio de Educación, todos los resultados de los investigadores se adherirán a los principios FAIR y OS.

La base de datos de la plataforma se construirá utilizando MDSplusML, una versión mejorada del software de código abierto MDSplus desarrollado por investigadores del PSFC en la década de 1980 para catalogar los resultados experimentales de Alcator C-Mod. Hoy en día, casi 40 instituciones de investigación de fusión utilizan MDSplus para almacenar y proporcionar datos de fusión al mundo exterior. El lanzamiento de MDSplusML tiene como objetivo continuar esta tradición de colaboración abierta.

Promoción de la diversidad y la inclusión en la investigación de la fusión

Los investigadores tienen la intención de abordar las barreras que enfrentan las mujeres y los grupos subrepresentados que participan en la investigación, no solo mejorando el acceso general a los datos de fusión, sino también a través de una escuela de verano subsidiada que se llevará a cabo en William & Mary durante los próximos tres años y se centrará en temas en la intersección de la fusión y el aprendizaje automático.

Con respecto a la importancia de su investigación, Rhea dijo: "Este proyecto trata de satisfacer una necesidad en el campo de la fusión y sentar las bases de nuestro éxito. El progreso científico en el campo de la fusión se logra a través de la colaboración multidisciplinaria y la fertilización cruzada, por lo que la accesibilidad es una necesidad absoluta. Creo que ahora todos entendemos que las comunidades diversas tienen ideas más diversas y pueden resolver problemas más rápido".

El trabajo del proyecto colaborativo también es consistente con importantes áreas de investigación identificadas por el Programa de Investigación Coordinada (CRP) "Fusión de Inteligencia Artificial" de la Agencia Internacional de Energía Atómica. Rea fue seleccionada como coordinadora técnica del CRP de la Agencia Internacional de Energía Atómica, que enfatiza la participación comunitaria y la adquisición de conocimientos para acelerar la investigación y el desarrollo de la fusión nuclear. En una carta apoyando el proyecto propuesto por el equipo, la OIEA señaló: "El trabajo que [los investigadores] realizarán [...] beneficiará no sólo a nuestro CRP, sino también a la comunidad internacional de fusión en su conjunto".

Dennis Whyte, director del PSFC y profesor de ingeniería en Hitachi America, añadió: "Me complace ver al PSFC y a nuestros colaboradores a la vanguardia de la aplicación de nuevas herramientas de inteligencia artificial, al tiempo que fomentamos y permitimos la extracción de datos críticos de nuestros experimentos".

"Tener la oportunidad de liderar un proyecto tan importante es profundo y siento la responsabilidad de demostrar que las mujeres son líderes en los campos STEM", dijo Rhea. "Tenemos un equipo increíble de personas que están profundamente motivadas para mejorar nuestro ecosistema de fusión y contribuir a la realización de la energía de fusión".