Memajukan pengeditan gen dengan varian CRISPR / Cas9 baru - ScienceDaily
Teknologi

Kecerdasan buatan meningkatkan kontrol akselerator plasma yang kuat – ScienceDaily


Para peneliti telah menggunakan AI untuk mengontrol sinar untuk generasi berikutnya yang lebih kecil, akselerator yang lebih murah untuk aplikasi penelitian, medis, dan industri.

Eksperimen yang dipimpin oleh para peneliti Imperial College London, menggunakan Fasilitas Laser Pusat (CLF) dari Dewan Fasilitas Sains dan Teknologi, menunjukkan bahwa sebuah algoritme dapat menyesuaikan parameter kompleks yang terlibat dalam mengendalikan akselerator partikel berbasis plasma generasi berikutnya.

Algoritme tersebut mampu mengoptimalkan akselerator jauh lebih cepat daripada operator manusia, dan bahkan dapat mengungguli eksperimen pada sistem laser yang serupa.

Akselerator ini memfokuskan energi laser paling kuat di dunia hingga ke titik seukuran sel kulit, menghasilkan elektron dan sinar-X dengan peralatan yang sebagian kecil dari ukuran akselerator konvensional.

Elektron dan sinar-x dapat digunakan untuk penelitian ilmiah, seperti menyelidiki struktur atom bahan; dalam aplikasi industri, seperti untuk memproduksi barang elektronik konsumen dan karet vulkanisasi untuk ban mobil; dan juga dapat digunakan dalam aplikasi medis, seperti perawatan kanker dan pencitraan medis.

Beberapa fasilitas yang menggunakan akselerator baru ini berada dalam berbagai tahap perencanaan dan konstruksi di seluruh dunia, termasuk Pusat Aplikasi Fotonik Ekstrem (EPAC) CLF di Inggris Raya, dan penemuan baru ini dapat membantu mereka bekerja sebaik mungkin di masa depan. Hasilnya dipublikasikan hari ini di Komunikasi Alam.

Penulis pertama Dr Rob Shalloo, yang menyelesaikan pekerjaan di Imperial dan sekarang berada di pusat akselerator DESY, mengatakan: “Teknik yang kami kembangkan akan berperan dalam memaksimalkan generasi baru fasilitas akselerator plasma canggih yang sedang dibangun di dalam Inggris dan seluruh dunia.

“Teknologi akselerator plasma menyediakan semburan elektron dan sinar-X pendek yang unik, yang sudah banyak digunakan di banyak bidang studi ilmiah. Dengan perkembangan kami, kami berharap dapat memperluas aksesibilitas ke akselerator kompak ini, memungkinkan ilmuwan dalam disiplin lain dan mereka yang ingin menggunakan mesin ini untuk aplikasi, memanfaatkan teknologi tanpa menjadi ahli dalam akselerator plasma. “

Tim bekerja dengan akselerator medan bangun laser. Ini menggabungkan laser paling kuat di dunia dengan sumber plasma (gas terionisasi) untuk membuat berkas elektron dan sinar-x terkonsentrasi. Akselerator tradisional membutuhkan ratusan meter hingga kilometer untuk mempercepat elektron, tetapi akselerator wakefield dapat mengatur akselerasi yang sama dalam jarak milimeter, secara drastis mengurangi ukuran dan biaya peralatan.

Namun, karena akselerator wakefield beroperasi dalam kondisi ekstrem yang tercipta saat laser digabungkan dengan plasma, akselerator ini mungkin sulit dikontrol dan dioptimalkan untuk mendapatkan performa terbaik. Dalam akselerasi wakefield, pulsa laser ultrashort didorong ke plasma, menciptakan gelombang yang digunakan untuk mempercepat elektron. Baik laser dan plasma memiliki beberapa parameter yang dapat disesuaikan untuk mengontrol interaksi, seperti bentuk dan intensitas pulsa laser, atau kepadatan dan panjang plasma.

Meskipun operator manusia dapat menyesuaikan parameter ini, sulit untuk mengetahui cara mengoptimalkan begitu banyak parameter sekaligus. Sebaliknya, tim beralih ke kecerdasan buatan, membuat algoritme pembelajaran mesin untuk mengoptimalkan kinerja akselerator.

Algoritme mengatur hingga enam parameter yang mengendalikan laser dan plasma, menembakkan laser, menganalisis data, dan mengatur ulang parameter, melakukan loop ini berkali-kali secara berurutan sampai konfigurasi parameter optimal tercapai.

Peneliti utama Dr Matthew Streeter, yang menyelesaikan pekerjaan di Imperial dan sekarang di Queen’s University Belfast, mengatakan: “Pekerjaan kami menghasilkan akselerator plasma otonom, yang pertama dari jenisnya. Selain memungkinkan kami mengoptimalkan akselerator secara efisien, ini juga menyederhanakan pengoperasiannya dan memungkinkan kami menghabiskan lebih banyak upaya untuk menjelajahi fisika fundamental di balik mesin ekstrem ini. “

Tim mendemonstrasikan teknik mereka menggunakan sistem laser Gemini di CLF, dan sudah mulai menggunakannya dalam eksperimen lebih lanjut untuk menyelidiki struktur atom material dalam kondisi ekstrim dan dalam mempelajari antimateri dan fisika kuantum.

Data yang dikumpulkan selama proses pengoptimalan juga memberikan wawasan baru tentang dinamika interaksi laser-plasma di dalam akselerator, yang berpotensi menginformasikan desain masa depan untuk lebih meningkatkan kinerja akselerator.

Dipersembahkan Oleh : Lapak Judi

Baca Juga : Data Sidney