Perkembangan teknologi komputasi dan energi fusi nuklir mencatat kemajuan penting setelah tim peneliti Amerika Serikat berhasil menguji chip superkonduktor yang mampu menganalisis data plasma fusi dengan kecepatan tinggi. Penelitian yang diumumkan Brookhaven National Laboratory pada 19 Oktober 2026 ini melibatkan Princeton Plasma Physics Laboratory, fasilitas fusi DIII-D, serta perusahaan Great Sky. Chip berbasis jaringan saraf superkonduktor tersebut berhasil memproses data eksperimen dengan kecepatan satu juta sampel per detik. Pencapaian ini membuka peluang pengembangan sistem pemantauan plasma yang lebih responsif, sekaligus menjadi langkah awal menuju teknologi pengendalian reaktor fusi yang semakin canggih dan efisien.
Brookhaven National Laboratory Mengembangkan Chip Cerdas untuk Analisis Fusi Nuklir
Kelompok ilmuwan dari berbagai lembaga penelitian berhasil mendemonstrasikan teknologi semikonduktor alternatif untuk analisis plasma yang ditujukan bagi kebutuhan analisis dalam lingkungan kompleks. Penelitian tersebut dipimpin oleh Brookhaven National Laboratory, bekerja sama dengan Princeton Plasma Physics Laboratory, DIII-D National Fusion Facility, dan Great Sky. Berkat kolaborasi lintas lembaga, para peneliti mengembangkan chip yang meniru jaringan saraf otak menggunakan sirkuit berbahan superkonduktor. Rancangan perangkat tersebut membuka peluang bagi sistem pengendalian plasma.
Penelitian jaringan saraf superkonduktor ditujukan untuk menghadapi tuntutan komputasi pada eksperimen fusi. Pada perangkat penelitian fusi magnetik, dinamika plasma berlangsung dalam waktu sangat singkat. Perubahan tersebut menuntut kemampuan analisis yang tepat waktu agar informasi penting tersedia bagi pengendalian perangkat. Perangkat komputasi CPU dan GPU biasa memang digunakan untuk berbagai pekerjaan ilmiah, tetapi beban kerja tertentu membutuhkan pendekatan khusus. Karena itu, chip superkonduktor dikembangkan sebagai alternatif.
Arsitektur Superkonduktor Menghadirkan Pendekatan Baru dalam Komputasi AI
Keunikan utama chip tersebut terletak pada penggunaan jaringan saraf superkonduktor. Dibandingkan sistem yang mengandalkan transistor silikon, perangkat superkonduktor dalam penelitian tersebut menggunakan sirkuit superkonduktor untuk pemrosesan analog. Metode pemrosesan ini bertujuan mempercepat pengolahan pola sinyal. Dalam sistem neuromorfik, pola interaksi antarkomponen mendukung pengambilan hasil analisis berdasarkan sinyal. Dengan rancangan tersebut, sistem menawarkan peluang pemrosesan sinyal berkecepatan tinggi.
Material superkonduktor adalah bahan yang memiliki hambatan listrik nol pada kondisi tertentu. Sifat fisika ini memberikan peluang pengembangan sirkuit elektronik efisien. Meski demikian, pengoperasian rangkaian memerlukan kondisi temperatur tertentu. Dengan mempertimbangkan kebutuhan tersebut, konsumsi energi total harus diperhitungkan. Dalam proyek Great Sky, komunikasi optik juga menjadi bagian arsitektur. Integrasi berbagai komponen ini memperlihatkan arah inovasi perangkat keras AI.
Eksperimen DIII-D Menunjukkan Potensi Komputasi Superkonduktor
Pada demonstrasi laboratorium, tim peneliti memanfaatkan rekaman eksperimen tokamak DIII-D. Fasilitas penelitian tersebut merupakan fasilitas penelitian di California dan berada di bawah pengoperasian General Atomics. Sinyal hasil pengamatan plasma memiliki tingkat pengambilan data mencapai satu juta sampel per detik. Chip superkonduktor kemudian menunjukkan kemampuan memproses informasi dengan laju yang sama. Keberhasilan ini menjadi indikator penting dalam pengembangan sistem pemantauan cepat.
Pada dua tugas pengujian pertama, chip menganalisis sinyal untuk mengenali penyimpangan dan membantu mengenali indikasi gangguan kestabilan. Sistem analisis yang diterapkan disediakan oleh kelompok penelitian komputasi Brookhaven. Dalam pengoperasian tokamak, identifikasi perubahan kondisi plasma berperan dalam pengembangan pengendalian. Walaupun hasilnya menjanjikan, demonstrasi ini memanfaatkan sinyal dari eksperimen sebelumnya. Artinya, keberhasilan tersebut tidak berarti chip sudah mengoperasikan tokamak secara mandiri. Pengujian pada fasilitas sebenarnya masih menjadi bagian dari rencana penelitian.
Analisis Sawtooth Instability Menjadi Bagian Penting Pengujian Fusi
Di samping menjalankan analisis data nyata, para peneliti menjalankan eksperimen menggunakan data buatan melalui TORAX. Perangkat lunak TORAX dikenal sebagai simulator tokamak yang dikembangkan tim Google DeepMind Fusion. Dalam tugas ketiga, chip memproses informasi guna memprediksi awal gangguan sawtooth. Ketidakstabilan sawtooth melibatkan perilaku plasma yang berubah secara periodik. Pendeteksian indikasi sawtooth berpotensi membantu penelitian stabilitas. Temuan dari simulasi menjadi bukti awal kemampuan chip dalam simulasi.
Dalam penelitian energi fusi, pengendalian kestabilan merupakan tantangan besar. Campuran partikel bermuatan pada perangkat fusi dipertahankan melalui konfigurasi magnetik. Apabila terjadi gangguan internal, pengendali membutuhkan informasi yang relevan untuk menentukan tindakan yang sesuai. Penggunaan perangkat lunak simulasi memungkinkan penelitian skenario tertentu tanpa memerlukan pengoperasian tokamak pada setiap percobaan. Walaupun demikian, performa lapangan tidak dapat dipastikan hanya dari simulasi. Karena itu, demonstrasi chip menjadi dasar pengembangan lebih lanjut.
Chip Superkonduktor Berpotensi Mendukung Masa Depan Energi Fusi
Keberhasilan pengujian laboratorium mendorong pengembangan chip generasi berikutnya. Para pengembang merencanakan perangkat generasi baru yang memiliki jaringan neural sepuluh kali lebih luas dibandingkan perangkat pada eksperimen awal. Dalam agenda pengembangan berikutnya, pengujian generasi berikutnya direncanakan pada awal 2027 di Brookhaven National Laboratory. Setelah itu, integrasi perangkat pada tokamak DIII-D ditargetkan pada 2027. Rencana tersebut akan menjadi kesempatan menguji integrasi sistem.
Selain untuk penelitian plasma, teknologi jaringan saraf berbasis superkonduktor berpotensi mendukung berbagai sistem ilmiah. Menurut perusahaan pengembang, analisis data sinar-X berkecepatan tinggi menjadi bidang yang menarik untuk diteliti. Sebagai peluang tambahan, pengembangan sistem perlindungan jaringan, penanganan koreksi kesalahan komputasi kuantum, serta analisis video berkelanjutan juga disebut sebagai kemungkinan pemanfaatan. Walaupun memiliki cakupan luas, penggunaan tersebut masih memerlukan penelitian. Dengan demikian, manfaat sebenarnya akan ditentukan oleh hasil eksperimen.
Komputasi Neuromorfik Berpotensi Membantu Pengembangan Reaktor Fusi
Demonstrasi perangkat jaringan saraf superkonduktor menunjukkan perkembangan penting dalam penelitian energi fusi nuklir. Melalui kemampuan memproses satu juta sampel setiap detik, chip menunjukkan kemampuan pengolahan informasi cepat. Analisis ketidakstabilan menggunakan TORAX mendukung penelitian diagnostik plasma. Meski demikian, penggunaan operasional masih memerlukan pengujian. Persiapan integrasi langsung ke fasilitas DIII-D akan memberikan kesempatan menguji manfaat praktis. Menurut Anda, apakah kecerdasan buatan berbasis perangkat keras khusus akan mempercepat penelitian energi fusi?
