Нейросеть в миллион раз ускорила расчет свойств метаматериала
Инженеры из США с помощью нового алгоритма создали необходимые для новой энергетики материалы - диэлектрики, абсорбирующие и излучающие терагерцовую радиацию на определенных частотах. ИИ за 23 часа произвел расчеты, которые раньше заняли бы 2000 лет.
Метаматериалы - это искусственные материалы со свойствами, которые в не встречаются в природе в таком сочетании. В данном случае, созданный специалистами Университета Дьюка метаматериал - это квадрат из четырех кремниевых цилиндров, два в ширину, два в длину, напоминающий кубики Lego. Меняя высоту, радиус цилиндров и расстояние между ними, можно менять частоты света, с которым взаимодействует этот метаматериал, пишет Phys.org.
Рассчитать эти взаимодействия для идентичного набора цилиндров - задача несложная, с ней справится обычное ПО. Но решить обратную задачу - о том, какая геометрия создаст желаемые свойства - намного сложнее.
Поскольку каждый цилиндр создает электромагнитное поле, которое выходит за пределы их физических границ, они взаимодействуют друг с другом непредсказуемым, нелинейным образом. Даже лучшим компьютерам потребуется на решение этой проблемы свыше 2000 лет вычислений.
Чтобы ускорить процесс, ученые создали нейросеть, которая провела моделирование на порядки быстрее, чем оригинальное программное обеспечение. Взяв 24 показателя - высоту, радиус и соотношение высоты к радиусу каждого цилиндра - нейросеть подставляла различные значения и выдавала прогнозы относительного частоты, на которой будет работать данный тип метаматериала.
Алгоритм машинного обучения справился с задачей почти в миллион раз быстрее, чем программа, на которой его тренировали - за 23 часа.
Невиданные диэлектрические метаматериалы открывают перспективу изготовления новых типов термофотогальванических устройств, то есть таких, которые создают электричество из источника тепла. Их можно применять в солнечных панелях, которые будут впитывать определенные частоты инфракрасного света.
Метаматериал, который преобразуется менее чем за секунду, напечатали в США в прошлом году. Его структура позволяет менять жесткость, сохраняя изначальную форму, под влиянием магнитного поля.
