مواضيع البحث

تطوير مطياف فائق الصغر باستخدام تقنية الذكاء الاصطناعي.

الكريستال الضوئيهي بلورات اصطناعية بالنسبة للأطوال الموجية الضوئية. وبالطريقة نفسها التي تمتلك بها بلورات أشباه الموصلات فجوة نطاق للإلكترونات، فإن إنشاء هياكل دورية لمعامل الانكسار باستخدام تقنيات التصنيع الدقيق ينتج مواد اصطناعية ذات فجوة نطاق للضوء، تسمى البلورات الضوئية. يمكن استخدام فجوة النطاق للضوء لحصر الضوء بقوة داخل الرقاقة أو لإبطاء سرعة الضوء. كما أن صغر حجمها الشديد الصغر يجعلها مرشحة بقوة لتحقيق الدوائر البصرية المتكاملة.

ومع ذلك، فإن البلورات الضوئية وغيرها منجهاز النانوفوتونيات النانويةتتطلب هياكل دقيقة للغاية وكان أداؤها محدودًا بسبب أخطاء التصنيع. يمكن أن تتسبب أخطاء التصنيع في حدوث تذبذبات في الهيكل، مما يؤدي إلىتوطين عشوائي للضوء.تسمى هذه الظاهرة "توطين أندرسون للضوء". على الرغم من أن ملاحظة هذه العشوائية مثيرة للاهتمام كظاهرة فيزيائية، إلا أنها غير مرغوب فيها في التطبيقات الهندسية.

رسم تخطيطي لتكوين مطياف فائق الصغر. يتم الحصول على أنماط التوطين وتدريبها بواسطة الذكاء الاصطناعي.
رسم تخطيطي لتكوين مطياف فائق الصغر. يتم الحصول على أنماط التوطين وتدريبها بواسطة الذكاء الاصطناعي.

لكن لدينا هذانعتقد أنه يمكن، على العكس من ذلك، استخدام العشوائية لتحسين أداء الجهاز من خلال استغلالها بشكل فعال.... الهدف هو جعل تحقيق ذلك ممكناً. ولتحقيق ذلك، من الضروري القيام بما يلي.تقنية الذكاء الاصطناعي لمعالجة البيانات.دمج يمكن تحسين الأداء إذا كان بالإمكان تعلّم نمط التوطين بواسطة برنامج للتنبؤ بالاستجابات غير المعروفة بدرجة عالية. أحد التطبيقات هو تطوير مطياف عالي الأداء. فالمقاييس الطيفية التقليدية باهظة الثمن وكبيرة الحجم، لذلك لا تُستخدم إلا في تطبيقات محدودة، ولكن إذا أمكن جعلها صغيرة وغير مكلفة، فإننا نتوقع أن نفتح المجال أمام مجموعة متنوعة من التطبيقات، مثل دمجها في الهواتف الذكية للتعرف على حدقة العين أو كمستشعرات في خطوط الإنتاج.

لقد بدأ هذا البحث للتو، وعلى الرغم من إجراء تجارب لإثبات المبدأ، فهل يمكن تحقيق جهاز قابل للاستخدام حقًا؟ هل يعمل على النحو المطلوب لأطوال موجية متعددة؟ لا يزال هناك العديد من الأمور المجهولة، مثل ما إذا كان يمكن تحقيق السلوك المطلوب لأطوال موجية متعددة. حتى لو أمكن إجراء تجارب إثبات المبدأ، فإن الخطوة التالية هي إيجاد تطبيق قابل للتنفيذ وتطبيق قاتل مفيد حقًا. لا يزال هذا البحث في مراحله الأولى ولا يزال يتلمس طريقه في الظلام، لكنه ينطوي على إمكانات كبيرة.

ما يجعل البحث صعباً بشكل خاص هو أن الشبكات العصبية المستخدمة في معالجة البيانات هي صناديق سوداء وليس من السهل فهم كيفية تفكير الحاسوب واستخلاص نتائجه. وتتطلب الشبكات العصبية نفسها أيضاً معرفة أكثر تعمقاً، مما يتطلب الإلمام بكل من البرمجيات والأجهزة.

في الواقع، تُعرف ظواهر مثل توطين الضوء بسبب العشوائية البنيوية باسم الضوئيات العشوائية، وهو مجال فيزيائي تمت دراسته باهتمام كبير في مجال الفيزياء في التفاعل مع الإحصاء ونظرية الفوضى. ومع ذلكهندسة الضوئيات العشوائية.هذا البحث لديه القدرة على أن يشكل سابقة. فالبحث ليس مجرد تطوير بسيط للمطياف فحسب، بل له قيمة أكاديمية أيضًا.

نموذج الشبكة العصبية المستخدم.
نموذج الشبكة العصبية المستخدم.

لم يتم إجراء هذه الدراسة بعدمرحلة البرعم (السن)لا توجد أبحاث مشتركة كاملة. ومع ذلك، فقد تم الحصول على براءات اختراع أساسية، ومن المتوقع أن يتم تطوير المشروع في المستقبل. فعلى سبيل المثال، يتم إجراء أبحاث حول التعلم الآلي بمشورة البروفيسور إيكيهارا من قسم الهندسة الإلكترونية.

《الكلمة الرئيسية 》

البلورات الضوئية / الشبكات العصبية / التعلم الآلي / الذكاء الاصطناعي / التحليل الطيفي / الضوئيات العشوائية / توطين أندرسون للضوء
يشجع مختبر تانابي بنشاط الأبحاث التعاونية.

قائمة مواضيع البحث

تُعقد جلسات معلومات المختبر للطلاب المعينين في عام 2024. والمختبرات المفتوحة متاحة مجاناً للحضور والانصراف كما يحلو لهم. كما تتاح جلسات المعلومات الفردية في أي وقت.

<開催中>

جلسات إعلامية فردية وجولات في المختبر

شاهد المختبر وهو يعمل!
تُعقد جلسات إعلامية فردية وجولات في المختبر شخصياً. قم بزيارة حرم ياغامي الجامعي وشاهد المعدات التجريبية في المختبر. يمكنك إرسال بريد إلكتروني إلينا أو ملء النموذج أدناه.