Un chip superconductor neuromórfico busca ayudar a controlar el plasma de fusión en tiempo real

El artículo, publicado por Scientific American y firmado por Peter Hall, describe un nuevo chip superconductor presentado por el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Su objetivo es ayudar a vigilar el plasma de fusión en tiempo real. El laboratorio lo desarrolló junto con otras instalaciones del Departamento de Energía de EE. UU. y con la start-up de hardware de IA Great Sky.

El contexto es que, antes de que la fusión pueda alimentar nada, sus máquinas tienen que controlar un plasma que se comporta de forma díscola. Los fabricantes del chip esperan que su hardware sea lo bastante rápido para seguir los cambios del plasma y contribuir a controlarlos.

Este tipo de chips está pensado para los tokamaks. Son máquinas grandes, con forma de rosquilla, que usan imanes para mantener el plasma en su sitio y que están en el centro de muchas propuestas de centrales de fusión. El combustible de plasma, a temperaturas extremas, es muy temperamental. Cuando actúa de forma inesperada puede provocar una disrupción, un colapso repentino en el que pierde su energía y que puede dañar el dispositivo. Michael Churchill, investigador del Laboratorio de Física del Plasma de Princeton que participó en el proyecto, afirma que las disrupciones son algo "existencial" para los tokamaks. Según él, si no se logra controlarlas, no habrá un tokamak operativo.

El problema de datos es que los problemas pueden aparecer rápido, pero analizar el plasma en directo exige mucha información, y procesarla puede saturar a los ordenadores convencionales. El artículo sostiene que los sistemas de IA neuromórfica podrían seguir el ritmo. Imitan la estructura del cerebro humano y procesan enormes volúmenes de datos en paralelo. Great Sky construye su versión con circuitos superconductores, un primo del hardware que se usa en algunos ordenadores cuánticos. Con ello pretende ejecutar su IA especializada directamente en el chip y a la velocidad que exige la tarea.

La prueba se hizo sin conectar el chip a un tokamak en funcionamiento. El equipo reprodujo datos grabados en el tokamak DIII-D de San Diego (California) a su ritmo original de un millón de muestras por segundo. El chip aguantó mientras ejecutaba algoritmos destinados a señalar anomalías y predecir disrupciones. El modelo de IA del chip es mucho más pequeño que, por ejemplo, los grandes modelos de lenguaje actuales, y el equipo aún está redactando los resultados para publicarlos.

Churchill reconoce que todo esto está "muy en fase de demostración". No está claro si el chip hará la fusión más fiable y segura o quedará como una exhibición de potencia. El artículo recuerda que los tokamaks ya funcionan sin chips así. También señala que sus mecanismos de control no pueden reaccionar a los problemas del plasma tan rápido como se supone que este chip puede detectarlos.

Hay voces más cautas sobre el interés de la aplicación. Carlos Paz-Soldan, profesor asociado de física aplicada en la Universidad de Columbia, dice que a él le entusiasma más el uso de la IA en el descubrimiento de materiales.

Shinjae Yoo, que dirige el departamento de IA de Brookhaven y lideró el proyecto, tampoco vincula el futuro del chip solo a la fusión. Quiere probarlo donde no cabe un centro de datos tradicional. Ve un beneficio inmediato en la computación en el borde (edge computing), porque opera a velocidades de gigahercio y ya lleva memoria integrada.

Los siguientes pasos son construir un chip sucesor con una red neuronal diez veces mayor. El equipo prevé presentarlo en Brookhaven a principios del próximo año e instalarlo en DIII-D algún tiempo después. Entonces el hardware de Great Sky podría enfrentarse por fin a un plasma de fusión real, sin un disco duro de por medio.

En resumen, es una demostración temprana y con resultados todavía sin publicar. Plantea una vía interesante para aplicar IA superconductora a un problema de control muy exigente en velocidad, pero su utilidad práctica para la fusión sigue sin confirmarse.