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人工智能設計隱形斗篷中使用的超材料

?超材料是一種人造材料,其設計具有天然材料所不具備的特性,它們最為人所知的是隱藏在科幻小說或游戲中的隱形斗篷材料。通過精確設計小于光波長的人造原子,并通過控制光的偏振和自旋,研究人員獲得了自然界中沒有的新光學特性。但是,當前的過程需要很多試驗和錯誤才能找到合適的材料。這些努力耗時且效率低下; 人工智能(AI)可以為這個問題提供解決方案。

POSTECH機械工程系和化學工程系的Junsuk Rho,Sunae So和Jungho Mun教授的研究小組開發了一種具有更高自由度的設計,使研究人員可以通過深度任意選擇材料和任意設計光子結構學習。他們的研究成果發表在幾個期刊上,包括應用材料與接口,納米光子學,微系統與納米工程,光學快報和科學報告。

AI可以用大量數據進行訓練,它可以學習各種超材料的設計以及光子結構與光學性質之間的相關性。使用該訓練過程,它可以提供使光子結構具有所需光學性質的設計方法。經過培訓,它可以迅速有效地提供所需的設計。這已經在美國的各個機構進行了研究,如麻省理工學院,斯坦福大學和佐治亞理工學院。然而,先前的研究需要事先輸入材料和結構參數,然后調整光子結構。

Rho教授及其團隊教授人工智能系統來設計任意光子結構,并通過對材料類型進行分類并將其作為設計因素進行分類,從而為設計提供了額外的自由度,從而可以為相關的光學特性設計合適的材料。通過該設計方法獲得的超材料分析表明它們具有由人工神經網絡預測的相同光學性質。

研究小組發表了關于超材料和光學理論設計的各種研究成果,使用了編程語言Python。他們的設計方法在很多方面具有革命性。首先,它顯著減少了設計光子結構所需的時間。它允許各種新的超材料設計,因為科學家不再局限于進行經驗設計以獲得結果。

由此產生的超材料可用于顯示,安全和軍事技術。在這方面,人工智能在設計方法中的引入有望為超材料的技術發展做出重要貢獻。

首席研究員Junsuk Rho教授說:“我們的研究成功地為設計帶來了更高的自由度,但新系統仍然要求用戶在開始時輸入某些問題設置。它有時會產生難以置信的設計,因此無法實現因此,我希望通過使用人工智能開發一種完整的超材料設計方法,使我們的研究結果更進一步。此外,我想通過培訓人工智能和對構建的設計的評論來制作創新和實用的超材料。考慮最終產品。“

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