Dünyanın en hızlı süper bilgisayarı Frontier, türbülansı çözdü

Dünyanın en hızlı süper bilgisayarı Frontier, nükleer füzyon ve astrofizik araştırmalarını kökten değiştirecek yeni bir yapay zeka modeline ev sahipliği yaptı. Türk araştırmacı Semih Kaçmaz liderliğindeki ekip, plazma içindeki manyetik türbülansı saniyeler içinde ve %50 daha az hatayla simüle etmeyi başararak enerji sektöründe yeni bir sayfa açtı.

Küresel enerji yarışı ve derin uzay araştırmaları, hesaplama gücünün sınırlarını zorlayan bir teknolojik sıçramaya tanıklık ediyor. Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’nda bulunan ve saniyede 2 kentilyon işlem kapasitesine (2 exaflops) sahip olan Frontier süper bilgisayarı, plazma içindeki manyetik türbülansı eşi benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla modelleyen yapay zeka sistemini eğitti. Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndan Semih Kaçmaz’ın liderlik ettiği bu çalışma, nükleer füzyon reaktörlerinin inşasından süpernova modellemelerine kadar geniş bir endüstriyel ve bilimsel yelpazede stratejik avantaj sunuyor.

PLAZMA TÜRBÜLANSI VE MANYETOHİDRODİNAMİK

Isı ve kütlenin kararsız akışı olan türbülans, yıldızları çevreleyen yüklü plazmalar ile manyetik alanlar arasındaki etkileşimi belirleyen temel kuvvettir. Manyetohidrodinamik (MHD) türbülansı olarak adlandırılan bu karmaşık yapı, bugüne kadar geleneksel Navier-Stokes denklemleri ve Reynolds Ortalamalı (RANS) yaklaşımlarla simüle edilmeye çalışılsa da, hesaplama maliyetleri ve fiziksel detay kayıpları ticari uygulamaların önündeki en büyük engeli oluşturuyordu.

ÇİFT AŞAMALI YAPAY ZEKA STRATEJİSİ

Araştırmayı denetleyen Eliu Huerta’nın ‘bilim insanlarının uzun zamandır hayaliydi’ şeklinde tanımladığı bu yetenek, Kaçmaz tarafından geliştirilen iki aşamalı bir yapay zeka mimarisine dayanıyor:

1. Fizik bilgisine dayalı sinirsel operatör: Plazmanın genel evrimini ve büyük ölçekli fiziksel özellikleri hızla çözerek ortalama akışı belirliyor.
2. Puan tabanlı difüzyon modeli: Üretken yapay zeka çerçevesini kullanarak, sinirsel operatörlerin gözden kaçırdığı en küçük girdapları ve hızlı dalgalanmaları yüksek doğrulukla yeniden inşa ediyor.

Bu ‘yapay zeka ekip çalışması’, aşırı türbülans koşullarında bile hata payını yarı yarıya düşürürken, tahmin sürelerini saniyelere indirgeyerek operasyonel verimlilikte devasa bir artış sağlıyor.

NÜKLEER FÜZYON VE ENDÜSTRİYEL ETKİLER

Enerji Bakanlığı bünyesinde gerçekleştirilen bu çalışma, temiz enerji arayışında ‘kutsal kâse’ olarak görülen nükleer füzyon reaktörlerinin tasarımı için kritik öneme sahip. Plazmanın reaktör içinde kararlı tutulması için türbülansın milisaniyeler içinde tahmin edilmesi gerekiyor. Frontier’ın sağladığı exascale düzeyindeki veri setleri sayesinde eğitilen model, bu tahminleri gerçek zamanlıya yakın bir hızda sunabiliyor.

Finansal ve stratejik projeksiyon:

• Enerji bağımsızlığı: Füzyon reaktörü simülasyonlarının hızlanması, temiz enerji yatırımlarının geri dönüş süresini (ROI) kısaltabilir.
• Teknolojik liderlik: Frontier gibi süper bilgisayarların yapay zeka eğitimiyle birleşmesi, ABD ve müttefiklerinin ‘DeepTech’ alanındaki rekabet gücünü tahkim ediyor.
• Maliyet yönetimi: Geleneksel simülasyonların aylar süren hesaplama maliyetleri, yerini saniyeler süren yapay zeka çıkarımlarına bırakıyor.

Semih Kaçmaz ve ekibi, bir sonraki aşamada modelin kapsamını 3 boyutlu plazma çözünürlüğüne ve tam ölçekli astrofiziksel ortamlara genişletmeyi hedefliyor.