3月24日，光學(xué)領(lǐng)域頂尖期刊《自然·光子學(xué)》在線報(bào)道了浙江大學(xué)信息與電子工程學(xué)院陳紅勝教授課題組的一項(xiàng)最新研究：在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)基于深度學(xué)習(xí)的新一代智能隱身器件。在不依賴任何人為操控的情況下，快速地動(dòng)態(tài)適應(yīng)變化的背景環(huán)境，從而與背景電磁環(huán)境特征融為一體，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)隱身?！斑@是一項(xiàng)激動(dòng)人心的、及時(shí)而杰出的工作，它連接了變換光學(xué)、電磁超材料和人工智能等領(lǐng)域，為智能光子材料和器件這個(gè)新興領(lǐng)域樹立了很好的標(biāo)桿，也將大大促進(jìn)其他智能電磁器件的發(fā)展?！?/p>

自然界存在兩種“隱身”策略。一種是在變色龍和章魚生物中常見的擬態(tài)隱身，使自己融于周邊環(huán)境；另一種是透明隱身，即光透過(guò)物體時(shí)不產(chǎn)生任何散射，例如海樽和水母。科學(xué)家近年來(lái)提出的變換光學(xué)隱身方法則區(qū)別于上述兩種策略，它利用坐標(biāo)變換的方法來(lái)控制電磁波，使其繞過(guò)被隱身的區(qū)域，按照原來(lái)的方向傳播，從而使物體完全隱形。

與自然界的“隱身衣”相比，人類的“隱身衣”多數(shù)只能工作在單一的環(huán)境背景和既定的入射波條件。如果稍加改變外界環(huán)境或者入射波，隱身效果便會(huì)大幅度降低?！袄硐氲碾[身衣應(yīng)該和章魚和變色龍一樣，能夠快速自動(dòng)地適應(yīng)于變化的外界刺激和背景環(huán)境。”陳紅勝說(shuō)。

如何才能實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)？“章魚有色素細(xì)胞，我們有可重構(gòu)的新型人工電磁材料單元；章魚有中樞神經(jīng)，我們有深度學(xué)習(xí)方法；章魚有光敏細(xì)胞，我們可以搭建電磁波和環(huán)境探測(cè)器?！闭撐牡谝蛔髡摺⒄n題組成員錢超說(shuō)。

當(dāng)前，深度學(xué)習(xí)已經(jīng)開始滲入電磁材料領(lǐng)域，但是主要偏重于理論上設(shè)計(jì)優(yōu)化人工電磁材料。如何在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)新型的智能電磁材料、構(gòu)建新一代智能隱身系統(tǒng)并實(shí)現(xiàn)快速有效的自適應(yīng)隱身，是一個(gè)極具挑戰(zhàn)的課題，在此之前還未見成功實(shí)驗(yàn)的報(bào)道。

經(jīng)過(guò)三年多的不懈努力，陳紅勝研究團(tuán)隊(duì)組在充分研究隱身領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的基礎(chǔ)上，在微波段成功實(shí)現(xiàn)了智能自適應(yīng)隱身器件。

研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一項(xiàng)小車智能隱身實(shí)驗(yàn)——小車身披一層超薄的可重構(gòu)的超表面隱身材料，這件“隱身衣”由智能芯片控制，集成了訓(xùn)練好的深度學(xué)習(xí)模型，能夠根據(jù)輸入的電磁信息快速做出決策，改變“隱身衣”的電磁響應(yīng)。

探測(cè)雷達(dá)隨機(jī)改變著入射波的頻率、極化和入射角，而小車的任務(wù)就是動(dòng)態(tài)適應(yīng)變化的探測(cè)信號(hào)，對(duì)雷達(dá)“隱身”。當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化，變色龍大約需要6秒時(shí)間過(guò)度到環(huán)境色；而當(dāng)電磁環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，披著智能隱身衣的小車只需要15毫秒就能自動(dòng)地實(shí)時(shí)“換裝”。

陳紅勝教授表示，智能隱身成功地融合了新型電磁材料和人工智能等領(lǐng)域，其采用硬件手段實(shí)現(xiàn)用于隱身調(diào)控的深度學(xué)習(xí)模型，在應(yīng)用中只需單次前向計(jì)算即可做出合理的決策，大大地縮短了響應(yīng)時(shí)間，這一方法對(duì)于實(shí)時(shí)性要求很高的其他應(yīng)用也有很好的借鑒意義。

責(zé)任編輯：gt