La recherche sur la fusion nucléaire, qui pourrait révolutionner la production d’énergie, vient de franchir une nouvelle étape grâce à un financement du département américain de l’Énergie. Explications.
La fusion nucléaire est le processus qui consiste à combiner deux noyaux atomiques légers pour former un noyau plus lourd, tout en libérant d’énormes quantités d’énergie. Le Soleil et toutes les étoiles sont alimentés par la fusion, ce qui en fait la méthode préférée de l’univers pour produire de l’énergie.
Les récents progrès dans la recherche sur la fusion ont conduit le gouvernement américain à établir une « Vision audacieuse pour l’énergie de fusion commerciale » et à la formidable croissance de l’industrie mondiale de la fusion.
Pour accélérer le développement de réacteurs à fusion sur Terre, le département américain de l’Énergie a sélectionné une collaboration entre des chercheurs du MIT (comme leader), de l’Université d’Auburn, du William & Mary College, de l’université du Wisconsin-Madison et du groupe HDF pour recevoir près de 5 millions de dollars de financement.
Le projet consistera à développer une plateforme où les données de différents dispositifs de fusion, dont le « Compact Toroidal Hybrid » (CTH) d’Auburn, seront gérées selon les normes « Facile à trouver, interopérable, accessible et réutilisable » (FAIR) et les recommandations d’« Open Science » (OS) de l’UNESCO.
Les données seront également adaptées pour être utilisées avec des outils d’apprentissage automatique (ML).
Standardiser et partager les données pour accélérer les découvertes
Les bases de données de la plateforme seront construites à l’aide de MDSplusML, une version améliorée du logiciel open source MDSplus développé par les chercheurs du Plasma Science and Fusion Center du MIT dans les années 1980 pour cataloguer les résultats des expériences d’Alcator C-Mod.
Aujourd’hui, près de 40 instituts de recherche sur la fusion utilisent MDSplus pour stocker et donner un accès externe à leurs données de fusion. La sortie de MDSplusML permettra un échange libre des données et des modèles entre les institutions, accélérant ainsi les progrès dans la recherche sur la fusion.
Un projet interdisciplinaire et collaboratif
Outre qu’il s’agit d’une collaboration inter-institutionnelle entre quatre universités et un partenaire industriel, le projet comprend également un fort accent sur le développement de la main-d’œuvre. Avec quatre femmes scientifiques sur cinq chercheuses principales, l’équipe espère inspirer et encourager la diversité dans la prochaine génération de scientifiques de la fusion.
Pour concrétiser cette réalité, chaque année du projet, le William & Mary College accueillera une école d’été où les étudiants de premier cycle apprendront à employer des techniques d’apprentissage automatique dans la recherche sur la fusion.
Sur le rôle d’un leadership diversifié, la chercheuse principale du MIT, le Dr Cristina Rea, déclare : « Avoir l’occasion de diriger un projet aussi important est extrêmement significatif, et je me sens responsable de montrer que les femmes sont des leaders dans le domaine des STIM. Nous disposons d’une équipe incroyable, fortement motivée pour améliorer notre écosystème de fusion et contribuer à faire de l’énergie de fusion une réalité.«
Focus sur le MDSplusML
MDSplusML est un logiciel open source développé par la communauté scientifique pour l’analyse et le traitement de données issues de la fusion thermonucléaire contrôlée.
Quelques caractéristiques :
- MDSplusML est un logiciel open source, c’est-à-dire dont le code source est librement accessible et modifiable par tous. C’est le contraire des logiciels propriétaires dont le code source est fermé comme Microsoft Windows.
- Il a été développé de manière collaborative par une communauté scientifique spécialisée dans la fusion thermonucléaire contrôlée, comme de nombreux logiciels open source.
- Son code source est disponible gratuitement sous licence open source, ce qui permet à n’importe qui de l’utiliser, de le modifier et de le redistribuer librement.
- MDSplusML permet l’analyse et le traitement de grands volumes de données complexes issues des expériences de fusion thermonucléaire. Il offre des outils d’analyse statistique et de machine learning dédiés à ce domaine.
- Étant open source, MDSplusML bénéficie d’améliorations constantes par la communauté scientifique. Sa maintenance et son évolution ne dépendent pas d’une seule entreprise.
- De plus, le fait que son code soit ouvert permet de valider et d’améliorer la qualité du logiciel par une revue par les pairs. C’est un gage de transparence et de pérennité.
En synthèse
Ce projet collaboratif financé par le département américain de l’Énergie vise à accélérer le développement de la fusion nucléaire comme source d’énergie propre et durable. En standardisant et partageant les données de recherche selon des normes ouvertes, en utilisant l’intelligence artificielle et en favorisant la diversité, il permettra des avancées plus rapides dans ce domaine prometteur.
Pour une meilleure compréhension
Quel est l’objectif de ce projet de recherche ?
L’objectif est d’accélérer le développement de réacteurs à fusion nucléaire sur Terre, qui pourraient produire une énergie propre et durable.
Comment ce projet va-t-il accélérer la recherche ?
En standardisant et partageant les données de recherche selon des normes ouvertes, en les adaptant pour l’intelligence artificielle et en favorisant la diversité et la collaboration entre institutions.
Quel est le rôle du MIT dans ce projet ?
Le MIT est le leader du projet. Ses chercheurs ont développé le logiciel open source MDSplus qui sera mis à jour pour gérer les données de fusion.
Quel est le rôle d’Auburn University ?
Les chercheurs d’Auburn partageront les données de leur expérience CTH et collaboreront pour appliquer l’intelligence artificielle à la fusion nucléaire.
Comment ce projet encourage-t-il la diversité ?
80% des chercheurs principaux sont des femmes. Une école d’été pour étudiants encouragera la diversité dans la recherche sur la fusion.
Légende illustration principale : Evdokiya Kostadinova près du dispositif Compact Toroidal Hybrid au département de physique de l’université d’Auburn. Crédit : Dr. David Maurer (CTH PI)
