Добавь сайт в закладки! Инструкция по ссылке.
Новая система вычисляет столкновения только при их высокой вероятности, в отличие от метода октодерева (Octree method – метод пространственного разбиения данных на основе рекурсивного деления куба на восемь меньших кубов), который требует постоянных пространственных расчётов.
Исследователи из Южной Кореи добились пятнадцатикратного увеличения скорости прогнозирования столкновений высокоэнергетических частиц внутри термоядерных реакторов.
Этот прорыв, достигнутый исследователями из Ульсанского национального института науки и технологий (UNIST – ведущий научно-технический университет в Южной Корее), использует инновационный алгоритм, который радикально сокращает объём вычислений на 99,9%.
«С внедрением нового алгоритма около 99,9% вычислений можно исключить с помощью простых арифметических операций», — сообщила исследовательская группа в пресс-релизе.
Интересно, что эта разработка вдохновлена методами обнаружения столкновений, используемыми в видеоиграх, и обещает ускорить проектирование и повысить стабильность будущих термоядерных реакторов. Новаторский подход, значительно отличается от традиционных методов.Китай запустил первый в мире ториевый реактор – Прорыв на основе документов США
Применение на виртуальном KSTAR
Профессор Айсунг Юн (Eisung Yoon) и его команда с кафедры ядерной инженерии UNIST успешно применили свой алгоритм к Виртуальному KSTAR (V-KSTAR – сложная цифровая копия южнокорейского термоядерного эксперимента KSTAR).
KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research – корейский усовершенствованный исследовательский токамак со сверхпроводящими магнитами) является одной из передовых установок для исследований в области управляемого термоядерного синтеза.
«Это достижение позволяет улучшить визуализацию распределения световых путей в оборудовании для оптической диагностики и помогает анализировать возмущения магнитного поля», — подчеркнул профессор Юн.
«Разработанный нами алгоритм обнаружения столкновений служит важнейшей технологической инновацией, играя значительную роль в комплексном трёхмерном расширении V-KSTAR, выходя за рамки простого отслеживания пучков нейтральных частиц».
Примечательно, что новая система выявляла потенциальные столкновения частиц в 15 раз быстрее, чем ранее использовавшийся метод октодерева.
Термоядерная энергия, рассматриваемая как потенциальный источник чистой и устойчивой энергии, основана на инжекции высокоэнергетических нейтральных частиц для нагрева плазмы (высокотемпературного ионизированного газа, состоящего из ионов и электронов) до миллионов градусов Цельсия.
«Однако, если некоторые из этих частиц отклоняются от заданных траекторий и сталкиваются со стенкой реактора, они могут вызвать повреждения или нарушить процесс синтеза», — добавляется в пресс-релизе.
Адаптация игровых алгоритмов
Чтобы решить эту проблему, команда UNIST адаптировала алгоритмы обнаружения столкновений, широко распространённые в игровой индустрии.
В отличие от метода октодерева, который постоянно выполняет вычисления во всём пространстве реактора, недавно разработанная система активирует свои вычислительные мощности только тогда, когда столкновение становится вероятным.
Такой целенаправленный подход позволяет ей обходить примерно 99,9% вычислений, ранее требовавшихся для мониторинга около 300 000 частиц, взаимодействующих с 70 000 треугольниками, образующими поверхность стенки реактора.
«Кроме того, разбиение области столкновения на треугольники облегчает вычисление точек пересечения между траекториями частиц и поверхностями стенок даже в сложных трёхмерных структурах термоядерных реакторов».
«Этот алгоритм эффективно подсвечивает области концентрации тепла на внутренней стенке в интерфейсе V-KSTAR, позволяя проектировщикам без специальных знаний интуитивно определять зоны риска».
Повышенная безопасность и стабильность
Более быстрое и эффективное обнаружение столкновений напрямую ведёт к сокращению времени на итерации проектирования термоядерных реакторов.
Кроме того, улучшенная способность прогнозировать и смягчать последствия столкновений частиц вносит значительный вклад в общую безопасность и стабильность этих сложных установок.
Теперь команда учёных намерена изучить потенциал суперкомпьютеров на базе GPU (графических процессоров, изначально разработанных для обработки компьютерной графики, но также чрезвычайно эффективных для массивных параллельных вычислений) для дальнейшего повышения производительности алгоритма.
«Мы планируем дальнейшие исследования с использованием суперкомпьютеров на GPU, которые обеспечивают более высокую скорость обработки по сравнению с обычными компьютерами на базе CPU (центральных процессоров, основного вычислительного компонента компьютера). Это будет способствовать высокоскоростным вычислениям, критически важным для наших текущих проектов», — заключил профессор.
Поделись видео:
