超材料是一种人造材料，其特性是自然不存在的财力，超材料最著名的用途是制作科幻小说或游戏中经常出现的隐形斗篷。通过精确地设计小于光波长的人造原子，并通过控制光的偏振和自旋，研究人员获得了自然界所没有的新光学特性。然而，目前的方法需要反复试验才能找到合适材料。这种努力既费时又无效率；人工智能(AI)可以为这个问题提供一个解决方案。
博士后机械工程系、化学系的Junsuk Rho教授、Sunae So教授和Jungho Mun教授的研究组开发了一种自由度更高的设计。可以让研究人员通过深度学习任意选择材料和设计光子结构，其研究成果发表在《应用材料与界面》、《纳米光子学》、《微系统与纳米工程》、《光学快报》和《科学报告》等期刊上。人工智能可以通过大量的数据进行训练，可以学习各种超材料的设计以及光子结构与光学特性之间的相关性。
利用这种训练过程，可以提供一种设计方法，使结构具有所需的光学特性。一旦经过培训，AI就能迅速有效地提供所需的设计。在美国，麻省理工学院(MIT)、斯坦福大学(Stanford University)和佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)等多家机构都已经对这一问题进行了研究。然而，以往的研究需要事先输入材料和结构参数，然后再调整光子结构。Rho教授和研究团队教授了一个人工智能系统来设计任意的光子结构。
并通过对材料类型进行分类并将其作为设计因素加以添加，从而为设计相关光学性能的合适材料提供了额外自由度。通过对该设计方法得到的超材料分析表明，它们具有与人工神经网络预测的相同光学性能。研究小组使用Python编程语言，发表了关于超材料设计和光学理论的各种研究成果。设计方法在很多方面都是革命性的。首先，它大大减少了设计光子结构所需的时间。能实现各种新的超材料设计，因为科学家不再局限于进行经验设计来获得结果。由此产生的超材料可用于显示、安全和军事技术。
在这方面，将人工智能引入设计方法有望为超材料的技术发展做出重要贡献。首席研究员Junsuk Rho教授说：研究成功地为设计带来了更高的自由度，但新系统仍然要求用户在开始时输入某些问题设置。有时会产生站不住脚的设计，因此不可能产生所需的超材料。因此，我们想通过开发一种使用人工智能的超材料完整设计方法来进一步研究其发现。此外，还想通过训练人工智能来制作创新和实用的超材料，并在考虑最终产品的情况下对设计进行审查。
博科园｜研究/来自：浦项科技大学
参考期刊《ACS Applied Materials＆Interfaces》等
DOI: 10.1021/acsami.9b05857
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