У США будують перший у світі коллайдер зі штучним інтелектом у основі конструкції

У Національній лабораторії Брукхейвена в штаті Нью-Йорк зводять електрон-іонний коллайдер EIC — перший у світі прискорювач частинок, в архітектуру якого штучний інтелект і машинне навчання закладені ще на етапі проєктування. На відміну від попередніх установок, де ШІ впроваджували вже після запуску, новий комплекс від початку будується як повністю інтегрована платформа з інтелектуальним управлінням.

Після введення в експлуатацію установка фіксуватиме до 500 тисяч зіткнень частинок щосекунди, генеруючи потоки даних, які неможливо опрацювати традиційними методами. Гігантський детектор ePIC — розміром із житловий будинок — вироблятиме до 100 гігабіт інформації на секунду. Сортування, фільтрація та реконструкція подій відбуватимуться в режимі реального часу силами алгоритмів машинного навчання.

Проєкт реалізують спільно Національна лабораторія Брукхейвена та Національна прискорювальна лабораторія імені Томаса Джефферсона Міністерства енергетики США. До роботи долучилися понад 300 наукових організацій з усього світу. Вартість будівництва оцінюється в 1,7–2,8 мільярда доларів, а запуск заплановано на середину 2030‑х років.

Одним із ключових викликів є одночасний контроль десятків тисяч параметрів системи. Два пучки частинок рухатимуться назустріч одне одному по кільцю завдовжки близько 3,9 кілометра майже зі швидкістю світла. За словами професора Корнеллського університету Георга Хоффштеттера де Торката, людині вкрай важко безперервно відстежувати всі параметри прискорювача, тому роль «наглядача» перейде до алгоритмів, здатних самостійно коригувати налаштування системи.

Для розробки інтелектуальних систем управління створено міжнародну групу EIC-Bea­mAI, яка вже тестує підходи на попередніх прискорювачах релятивістського коллайдера важких іонів RHIC — установки, закритої у лютому 2026 року. Алгоритми машинного навчання продемонстрували якість пучка, яку зазвичай досягають лише досвідчені оператори. Окрім того, система створює цифрового двійника прискорювача — віртуальну модель, що оновлюється в реальному часі, — що дозволяє перевіряти зміни без втручання в роботу реальної установки й завчасно виявляти аномалії.

Штучний інтелект задіяний і при проєктуванні детекторів. У межах проєкту AID2E, який фінансує Міністерство енергетики США, дослідники з Брукхейвена, Католицького університету Америки, Університету Д’юка, Лабораторії Джефферсона та коледжу Вільяма і Мері використовують машинне навчання для прискорення комп’ютерних симуляцій. Алгоритми прогнозують, як зміни конструкції впливають на здатність детектора розпізнавати частинки, що дає змогу аналізувати значно більше конфігурацій за менших обчислювальних витрат.

Науковий директор EIC Абхай Дешпанде наголошує: головна мета — щоб до моменту запуску коллайдера всі системи ШІ були повністю готові й могли максимально прискорити шлях до нових відкриттів у фізиці елементарних частинок. Паралельно вчені Брукхейвена вже розробили алгоритм ефективного стиснення даних зіткнень без втрати деталізації, необхідної для фізичного аналізу, — технологію описано в журналі Pat­terns.