- 高強度・高反復レーザーシステムの最適化への道
- AIと機械学習技術を応用した実験に成功
- 科学者のデータ解析とリアルタイム調整の向上
世界的な研究チームが、チェコ共和国のExtreme Light Infrastructure (ELI) Beamlines施設で高強度レーザーの管理に人間の反応速度が追いつかない問題に対処しようと試みています。
この挑戦に応じるため、Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL)、Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT)、そしてELI ERICが共同で、機械学習（ML）を用いた技術の最適化に取り組みました。
LLNLのCognitive Simulationが開発したMLコードは、レーザーとターゲットの相互作用データを学習し、実験が進行するにつれて調整を加える能力を備えています。
実験結果はMLオプティマイザーにフィードバックされ、パルス形状をリアルタイムで微調整します。
実施された実験では、3週間にわたって毎回約12時間続けられ、5秒間隔で500回のレーザー発射が行われました。
120発ごとに一時停止し、銅のターゲット箔を交換、蒸発したターゲットを検査しました。
主導研究者であるLLNLのMatthew Hill氏は、「高強度および繰り返し率のレーザー加速イオンおよび電子を堅牢に診断することが目標だった」と述べ、システム全体のイオン産出を最大化することができました。
LLNLチームは、実験の準備に約1年を費やし、新しい機器をいくつか開発し、その成果は核融合エネルギー、材料科学、医療療法など、多様な分野への進歩の礎となります。
最先端のHigh-Repetition-Rate Advanced Petawatt Laser System (L3-HAPLS)と革新的なML技術によるこの一連の実験は、レーザープラズマ相互作用の複雑な物理を解明する上で顕著な進歩を遂げました。
オイ、このレーザーってやつの凄いところってなんなのさ？医療とかにどう使うんだろう？
この研究では、特に高強度で頻繁に発射されるレーザーを扱えるようになったんだよ。機械学習っていう技術を使って、レーザーの微調整ができるようになったことがすごいところなんだ。たとえば医療分野では、より正確ながん治療に使える可能性があるんだよ。
実はね、この研究チームがやったことはレーザーテクノロジーの大きな進歩なんだ。
高強度で繰り返し発射されるレーザーを使う実験で、実際に人の手では追いつかないスピードで反応しないといけないから、機械学習を駆使して自動でレーザーの調整を行うシステムを開発したんだよ。
それで、実際に実験をし続ける中で、そのシステムがデータから学習してパルスの形をリアルタイムで微調整することができるようになった。
だからこそ、イオンや電子の産出を最大化でき、それが医療だったり、材料科学、さらには核融合エネルギーの研究に役立つ可能性があるんだ。
アヤカが言ったように、医療分野ではがんの治療に使えるかもしれないし、精度が高いからね。
これはすごいことだよ。研究の世界では、こういう革新がどんどん起きて、そのたびに私たちの生活にもいい影響をもたらすんだろうね。