A medida que los impactos del cambio climático continúan creciendo, también crece el interés en el potencial de la fusión como fuente de energía limpia. Si bien las reacciones de fusión se han estudiado en laboratorios desde la década de 1930, todavía hay muchas preguntas críticas que los científicos deben responder para hacer realidad el poder de fusión, y el tiempo es esencial. Como parte de su estrategia para acelerar la llegada de la energía de fusión y alcanzar la neutralidad de carbono para 2050, el Departamento de Energía de EE. UU. (DoE) ha anunciado nueva financiación para un proyecto liderado por investigadores del Centro de Ciencia y Fusión del Plasma (PSFC) del MIT y cuatro instituciones colaboradoras.
Cristina Rea, científica investigadora y líder de grupo en el PSFC, será la investigadora principal de la colaboración de tres años recientemente financiada para poner a prueba la integración de datos de fusión en un sistema que pueda leerse mediante herramientas impulsadas por IA. El PSFC, junto con científicos del College of William & Mary, la Universidad de Wisconsin en Madison, la Universidad de Auburn y el grupo sin fines de lucro HDF, planean crear una plataforma holística de datos de fusión, cuyos elementos podrían ofrecer un acceso sin precedentes a los investigadores. especialmente estudiantes subrepresentados. El proyecto tiene como objetivo fomentar la participación diversa en la fusión y la ciencia de datos, tanto en el mundo académico como en el mundo laboral, a través de programas de divulgación dirigidos por los coinvestigadores del grupo, de los cuales cuatro de cada cinco son mujeres.
El premio del Departamento de Energía, que forma parte de un paquete de financiación de 29 millones de dólares para siete proyectos en 19 instituciones, apoyará los esfuerzos del grupo para distribuir datos producidos por dispositivos de fusión como el Alcator C-Mod del PSFC, un «tokamak» con forma de rosquilla que utilizaba potentes imanes para controlar y confinar reacciones de fusión. Alcator C-Mod funcionó de 1991 a 2016 y sus datos aún se están estudiando, gracias en parte al compromiso del PSFC con el libre intercambio de conocimientos.
Actualmente, existen cerca de 50 dispositivos públicos de fusión experimentales de tipo confinamiento magnético; sin embargo, puede resultar difícil acceder a los datos históricos y actuales de estos dispositivos. Algunas bases de datos de fusión requieren la firma de acuerdos de usuario y no todos los datos están catalogados y organizados de la misma manera. Además, puede resultar difícil aprovechar el aprendizaje automático, un tipo de herramientas de inteligencia artificial, para el análisis de datos y permitir el descubrimiento científico sin una reorganización de datos que requiere mucho tiempo. El resultado es un menor número de científicos trabajando en la fusión, mayores barreras para el descubrimiento y un cuello de botella a la hora de aprovechar la IA para acelerar el progreso.
La plataforma de datos propuesta por el proyecto aborda las barreras técnicas al ser FAIR (Encontrable, Interoperable, Accesible, Reutilizable) y al adherirse a las recomendaciones de Ciencia Abierta (OS) de la UNESCO para mejorar la transparencia y la inclusión de la ciencia; Todos los resultados de los investigadores se adherirán a los principios FAIR y OS, según lo exige el DoE. Las bases de datos de la plataforma se construirán 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 de los experimentos de Alcator C-Mod. Hoy en día, casi 40 institutos de investigación de fusión utilizan MDSplus para almacenar y proporcionar acceso externo a sus datos de fusión. El lanzamiento de MDSplusML tiene como objetivo continuar ese legado de colaboración abierta.
Los investigadores pretenden abordar las barreras a la participación de las mujeres y los grupos desfavorecidos no solo mejorando el acceso general a los datos de fusión, sino también a través de una escuela de verano subvencionada que se centrará en temas en la intersección de la fusión y el aprendizaje automático, que se llevará a cabo en William y Mary durante los próximos tres años.
Sobre la importancia de su investigación, Rea dice: “Este proyecto trata de responder a las necesidades de la comunidad de fusión y prepararnos para el éxito. Los avances científicos en la fusión se logran mediante la colaboración multidisciplinaria y la polinización cruzada, por lo que la accesibilidad es absolutamente esencial. Creo que ahora todos entendemos que las comunidades diversas tienen ideas más diversas y permiten una resolución de problemas más rápida”.
El trabajo de la colaboración también se alinea con áreas vitales de investigación identificadas en el Proyecto de Investigación Coordinada (CRP) “AI para la Fusión” de la Agencia Internacional de Energía Atómica. Rea fue seleccionada como coordinadora técnica del CRP de la OIEA, que enfatiza la participación de la comunidad y el acceso al conocimiento para acelerar la investigación y el desarrollo de la fusión. En una carta de apoyo escrita para el proyecto propuesto por el grupo, la OIEA afirmó que “el trabajo [the researchers] llevará a cabo […] Será beneficioso no sólo para nuestro CRP sino también para la comunidad internacional de fusión en general”.
El director de PSFC y profesor de ingeniería de Hitachi America, Dennis Whyte, añade: «Estoy encantado de ver a PSFC y a nuestros colaboradores estar a la vanguardia en la aplicación de nuevas herramientas de IA y, al mismo tiempo, fomentar y permitir la extracción de datos críticos de nuestros experimentos».
“Tener la oportunidad de liderar un proyecto tan importante es extremadamente significativo y siento la responsabilidad de demostrar que las mujeres son líderes en STEM”, dice Rea. «Tenemos un equipo increíble, fuertemente motivado para mejorar nuestro ecosistema de fusión y contribuir a hacer realidad la energía de fusión».
