Idéen om usynlighedskappen er en af de mest forventede teknologier i de seneste år, hovedsagelig på grund af populariteten af Harry Potter. Men snarere end magi er det bliver en realitet tak til professor Chen Hongsheng of Zhejiang University, College of Information Science and Electronic Engineering.
Hans foreslåede tilsløringsmekanisme bruger et foruddannet kunstigt neuralt netværk (ANN). Denne funktion giver kappen selvtilpasning uden behov for menneskelig indgriben.
Tættere på usynlighed
Forskningen om usynlighedskappen blev offentliggjort under tidsskriftet Nature Photonics 23. marts sidste. Her beskriver det, hvordan det anvender transformationsoptik, hvor illusionen af "usynlighed" kommer fra styring af lys omkring et objekt.
Hurtig og automatisk intern strukturjustering sammen med evnen til at bevare sin usynlighed ved anvendelse af eksterne stimuli eller ikke-stationære omgivelser udgør den ideelle usynlighedskappe. Selvom det er ønskeligt, er disse egenskaber ikke let tilgængelige, da der er forskellige andre faktorer, der skal udvikles til fremtidige applikationer.
Chao Qian, hovedforfatteren af undersøgelsen, citerede blæksprutten som "forklædningens mester". Dette skyldes dets hurtige reaktion og fysiske ændring fra de kromatoforer, iridophorer og leukophorer, der er til stede i dens hud. Han udtalte, hvordan deres forskning kunne anvende en lignende proces, idet han sagde "vi kan inkorporere afstembare metamaterialer, dyb læring og EM-bølger i designet af kappen."
Bemærkelsesværdige fremskridt inden for transformationsoptik og syntetiske elektromagnetiske (EM) materialer har hjulpet forskning i usynlighedsmetoder fremad. I de sidste tre år har holdet forsøgt at udvikle en intelligent usynlighedskappe. Dette var ikke en let bedrift i betragtning af, at holdet skulle begynde fra plads et til skabe en intelligent usynlighed system.
Hvordan usynlighed fungerer
Hvert element inde i metaoverfladen har en refleksionsegenskab. Dette kunne indstilles uafhængigt af hinanden ved at anvende forskellige jævnstrømsspændinger ved mikrobølgefrekvenser på tværs af en belastet varaktordiode. Med anvendelsen af ANN kan metasurface-kappen reagere på den dynamiske hændelsesbølge på en millisekund tidsskala.
Biaspændingerne beregnes automatisk og tilføres øjeblikkeligt til kappen. Ved hjælp af et FDTD-program (finite-difference time-domain) kan det foruddannede ANN kopiere et virkeligt display. Forskerne anvendte derefter et proof-of-concept for at sammenligne præstationen.
Til sammenligning er metasurface-kappens evne bedre end en faktisk kamæleon, i betragtning af at det tager cirka 6 sekunder for dyret at blande sig med dets baggrund. I mellemtiden tager kappen kun ca. 15 millisekunder, før den udligner ekstern belysning og fuldender camouflagen.
Optiske ANN'er udstyret med nanofotoniske kredsløb og metasurfaces giver udsigten til forbedret beregningshastighed og energieffektivitet. Med denne innovation kan eksisterende tøjdesign ændres til brug i praktiske scenarier med forskellige baggrunde og bevægelige genstande, for ikke at nævne, det kan straks skaleres op til højere frekvenser. Fremtidige meta-enheder kan udvikle sig ud fra konceptet og kan også bidrage til at løse forskellige andre problemer, såsom EM-omvendt problem.
Fotokreditter: Funktionsbilledet er taget af Dong Jiahui. Alle viste billeder ejes af Zhejiang University og blev leveret til brug af pressen.
kilde: ZJU pressemeddelelse
