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超材料是一種人造材料，其特性是自然不存在的財力，超材料最著名的用途是製作科幻小說或遊戲中經常出現的隱形鬥篷。通過精確地設計小於光波長的人造原子，並通過控制光的偏振和自旋，研究人員獲得了自然界所沒有的新光學特性。然而，目前的方法需要反覆試驗才能找到合適材料。這種努力既費時又無效率；人工智慧(AI)可以為這個問題提供一個解決方案。
博士後機械工程系、化學系的Junsuk Rho教授、Sunae So教授和Jungho Mun教授的研究組開發了一種自由度更高的設計。可以讓研究人員通過深度學習任意選擇材料和設計光子結構，其研究成果發表在《應用材料與界面》、《納米光子學》、《微系統與納米工程》、《光學快報》和《科學報告》等期刊上。人工智慧可以通過大量的數據進行訓練，可以學習各種超材料的設計以及光子結構與光學特性之間的相關性。
利用這種訓練過程，可以提供一種設計方法，使結構具有所需的光學特性。一旦經過培訓，AI就能迅速有效地提供所需的設計。在美國，麻省理工學院(MIT)、史丹福大學(Stanford University)和喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)等多家機構都已經對這一問題進行了研究。然而，以往的研究需要事先輸入材料和結構參數，然後再調整光子結構。Rho教授和研究團隊教授了一個人工智慧系統來設計任意的光子結構。
並通過對材料類型進行分類並將其作為設計因素加以添加，從而為設計相關光學性能的合適材料提供了額外自由度。通過對該設計方法得到的超材料分析表明，它們具有與人工神經網絡預測的相同光學性能。研究小組使用Python程式語言，發表了關於超材料設計和光學理論的各種研究成果。設計方法在很多方面都是革命性的。首先，它大大減少了設計光子結構所需的時間。能實現各種新的超材料設計，因為科學家不再局限於進行經驗設計來獲得結果。由此產生的超材料可用於顯示、安全和軍事技術。
在這方面，將人工智慧引入設計方法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：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。有時會產生站不住腳的設計，因此不可能產生所需的超材料。因此，我們想通過開發一種使用人工智慧的超材料完整設計方法來進一步研究其發現。此外，還想通過訓練人工智慧來製作創新和實用的超材料，並在考慮最終產品的情況下對設計進行審查。
博科園｜研究/來自：浦項科技大學參考期刊《ACS Applied Materials＆Interfaces》等DOI: 10.1021/acsami.9b05857博科園｜科學、科技、科研、科普