La carrera por aprovechar la energía de fusión ha avanzado significativamente con el desarrollo de un gemelo digital interactivo de un reactor de fusión. NVIDIA y General Atomics, en colaboración con instituciones académicas y de supercomputación, han presentado este avance en el GTC Washington. Utilizando la plataforma NVIDIA Omniverse, bibliotecas CUDA-X y GPUs de centro de datos, han logrado simular y probar escenarios críticos, reduciendo el tiempo de semanas a segundos.
El proceso de desarrollo se basa en supercomputadoras de referencia como Polaris y Perlmutter para entrenar modelos de IA sustitutos a gran escala. Estos modelos tienen el potencial de transformar el manejo del plasma, un estado de la materia que alcanza temperaturas de cientos de millones de grados.
Los modelos sustitutos, denominados EFIT, CAKE e ION ORB, son capaces de anticipar en segundos variables clave del reactor, facilitando a los operadores mantener la estabilidad del plasma y evitando daños a la instalación. Estos modelos están ejecutados sobre GPUs de NVIDIA, brindando predicciones precisas y rápidas.
El gemelo digital del reactor DIII-D ha sido desarrollado en NVIDIA Omniverse y se ejecuta en NVIDIA RTX PRO Servers y NVIDIA DGX Spark. Este entorno integra datos de sensores, simulaciones físicas y modelos de IA, creando un ecosistema unificado e interactivo que permite a los diseñadores, físicos y operadores explorar estrategias de control sin riesgo. Las hipótesis exitosas en el gemelo se trasladan a la máquina real con mayor confianza y menos iteraciones.
Este avance tiene implicaciones significativas para la fusión comercial al acelerar los ciclos de investigación, mejorar la seguridad, reducir costos y transferir conocimientos al diseño de reactores futuros. El cambio de paradigma transforma la fusión en un problema ciberfísico, integrando computación, datos y algoritmos con diagnósticos y teoría del plasma.
Además de NVIDIA y General Atomics, han colaborado instituciones como el San Diego Supercomputer Center y los centros de supercomputación ALCF y NERSC. Esta colaboración público-privada busca industrializar el uso de gemelos digitales en el ecosistema de fusión.
A futuro, el equipo continuará entrenando los modelos sustitutos y ampliará el gemelo digital para abarcar más subsistemas del reactor. La integración de estos modelos en bucles de control y planificación de experimentos podría acercar la posibilidad de una fusión viable y comercial.
