Besser beschleunigen mit Künstlicher Intelligenz

Teilchenbeschleuniger sollen „schlauer“ werden: Maschinen, die elektrisch geladene Teilchen wie Moleküle, Atomkerne oder Elementarteilchen auf Hochtouren bringen, werden in der physikalischen Grundlagenforschung, aber auch in der Medizin, etwa bei der Tumortherapie, oder in der Industrie eingesetzt. Je nach Teilchenart und Beschleunigertyp können die beschleunigten Teilchen annähernd Lichtgeschwindigkeit erreichen.

Die Steuerung der teils gewaltigen und komplexen Apparaturen – der europäische Freie-Elektronen-Röntgenlaser (European XFEL) verläuft von Hamburg nach Schleswig-Holstein über 3,4 Kilometer – erfolgt weitgehend von Hand und ist sehr zeitaufwendig, kompliziert und personalintensiv. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler vom Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY) und vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wollen im Projekt „Autonomous Accelerator“ Teilchenbeschleuniger nun mit Künstlicher Intelligenz ausstatten, um den gewaltigen Aufwand zu verringern.

Gemeinsam will das Forschungsteam einen autonomen Beschleuniger entwickeln. Mit KI-Methoden wie Maschinellem Lernen soll die Regelung zweier kleinerer Linearbeschleuniger, ARES am DESY und FLUTE am KIT, so trainiert werden, dass manuelles Eingreifen gänzlich überflüssig wird. Die beiden Beschleuniger sind vergleichbar mit der ersten Stufe des European XFEL. Langfristiges Ziel des Teams ist es, die Beschleuniger vollautonom zu betreiben. Die entwickelten Algorithmen sollen auch auf andere und größere Beschleuniger übertragbar sein.

mex, 05.11.2020