本文轉自：陝西工人報
本報訊（霍強）4月3日，中國科學院西安光機所傳來消息，該所超快光科學與技術全國重點實驗室范文慧研究員及其團隊在太赫茲超表面逆向設計領域取得新進展。團隊提出了一種融合物理機制分析與深度學習演算法的逆向設計策略，有望據此研製出“神奇”新材料，用於通信、生物醫學成像等領域。
超表面是一種人工設計的二維超薄材料，由大量亞波長尺寸的微納結構單元組成；太赫茲波是介於微波和紅外光之間的電磁波，具備穿透性、高解析度、安全性高等特性。“將超表面技術應用於太赫茲頻段，旨在突破傳統太赫茲器件的限制。這在無損檢測、生物醫學成像、高速通信晶元等領域應用前景廣闊。”范文慧說。
然而，傳統超表面設計方法大多是正向思維，即通過不同結構單元排列組合得到材料，再看材料能夠實現何種功能。這個方法長期依賴人工經驗與試錯策略，存在結構設計單一、效率低、計算資源消耗大等問題。
范文慧介紹，近年來，隨著人工智慧興起，根據目標性能倒推材料所需結構的逆向設計方法受到廣泛重視。但是，基於深度學習的方法仍依賴於複雜演算法和大量數據訓練，限制了其實際應用。
“經過反覆攻關，我們提出了一種融合物理機制分析與深度學習演算法的逆向設計策略，降低了對訓練數據的需求，減少了反覆運算次數。在減少70％數據‘投喂’的情況下，設計效率和準確性仍得到了提升。”范文慧說。該研究成果為多功能超表面的高精度逆向設計提供了有效解決方案，有望打造更多的“神奇”新材料。相關研究成果發表於光學類國際權威期刊《納米光子學》。