Физика

Машинное обучение поможет улучшить синхротроны

Cинхротрон ALS

Roy Kaltschmidt//Berkeley Lab/Flickr

Физики из Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли создали алгоритм на основе машинного обучения, который позволил повысить характеристики синхротронного излучения. Статья ученых была опубликована в журнале Physical Review Letters.

Синхротронные источники света это мощные устройства, которые производят свет различных длин волн — от инфракрасного до рентгеновского диапазонов — с помощью ускорения электронов магнитным полем. Синхротроны позволяют ученым исследовать различные объекты и применяются в различных областях от материаловедения, биологии и химии до физики и экологии.

Многие из этих синхротронных установок могут создавать различные типы излучения для десятков одновременных экспериментов. Но изменение свойств пучка на каждой экспериментальной станции может вызывать колебания основного светового потока. Проектировщики и операторы синхротронов десятилетиями использовали различные подходы, чтобы компенсировать самые стойкие из этих колебаний.

Исследователи Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли нашли способы модернизации этих устройств для получения более интенсивных и сфокусированных световых лучей с высокой плотностью потока. Такое усовершенствование позволит проводить новые, более сложные и детальные, исследования.

Физики создали нейронную сеть, в которую загрузили данные о работе синхротрона ALS. Нейронная сеть распознала закономерности в этих данных и определила, как различные параметры устройства влияют на ширину пучка электронов. Алгоритм машинного обучения также рекомендовал подкорректировать положение магнитов для оптимизации конечного луча. Проект ALS-U позволил увеличить фокусировку световых пучков с уровня около 100 мкм до менее чем 10 мкм.

Исследователи успешно протестировали алгоритм на двух различных участках кольца ALS в этом году. Они предупредили ученых, проводящих эксперименты, что собираются тестировать новый алгоритм, и попросили их дать обратную связь по любым вопросам. За все время тестирования авторы проекта не получили никаких отрицательных отзывов. А на экспериментальной станции со сканирующей просвечивающей рентгеновской микроскопией исследователи сообщили об улучшении характеристик пучка.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.