Вообразите аэродинамический датчик, который может соответствовать точному наклону и углу реактивного крыла самолета.Вообразите материал, который может покрыть бак, чтобы заставить его, казаться, исчезнуть.Эти видения будущих технологий появляются из технического документа, названного «Разработанный инверсией широкополосный все-диэлектрик, который электромагнитные метаустройства» издали онлайн сегодня в Научных Отчетах.Команда Северо-Западного университета использовала обратные принципы разработки и основной 3D принтер, купленный у Amazon – технологии, не обычно используемые в их области – чтобы создать очень эффективный, не резонирующий, широкополосные метаустройства на частотах волны миллиметра, которые могли оказаться революционными для потребительских товаров, защиты и телекоммуникаций, включая следующего поколения 5G беспроводные сети.
«Я чувствую, что мы находимся действительно на грани чего-то большого», сказал Корей Эйдин, доцент электротехники и информатики в Школе Маккормика Разработки, которая ведет научно-исследовательские работы в разработанных инверсией метаустройствах. «Есть много, который должен быть сделан в части исследования, но мы идем в правильном направлении».В противоположность передовому дизайну обратный дизайн начинает с функции и спрашивает, какая структура необходима, чтобы достигнуть желаемого результата. Используя компьютерное моделирование, программное обеспечение оптимизации и сложные алгоритмы, команды намереваются строить метаустройства, которые могли согнуть или сосредоточить волны миллиметра, но это избежало проблем с обычными подходами, такой низкой эффективностью, узкой пропускной способностью и громоздкостью устройств.
«Чего мы достигли, вот новый способ создать электромагнитные устройства, которые достигают определенных функций, которые традиционно казались невозможными сделать», сказал Прем Кумар, преподаватель электротехники и информатики в Маккормике и физики и астрономии в Колледже Вайнберга Искусств и Наук. Кумар уподобил процесс машинному обучению и сказал, что это могло произвести неожиданные результаты, например функциональность по широкой пропускной способности.Франсуа Каллевар, Школа Маккормика Технического аспиранта, который работает с Айдином, разработал обратный алгоритм дизайна и выполнил числовые моделирования. Весселин Велев, физика и аспирант астрономии, который работает с Кумаром, помог с подробными измерениями волны миллиметра.
Айдин описал открывающий глаз момент, поскольку алгоритм выложил дизайн для сложной геометрической формы.«Они не были известны формы, не интуитивные формы», заявил Айдин.
И это представило его собственную проблему.«Как же мы собираемся сделать это?» Айдин вспомнил взгляды. Обычные производственные методы были бы трудными и дорогими.
Ответ был совокупным, или 3D, печатая.«Это – сердце исследования», заявил Айдин. «Мы первые, чтобы объединить эти два, чтобы сделать рабочие устройства».Кумар согласился. «Важная вещь мне – мультидисциплинарная природа его», сказал он. «Мы можем проектировать линзу способом, что она не похожа на линзу».Другая большая сила их процесса, Айдин заявил, состояла в том, что это было неизбежно масштабируемо от микроволновой печи до видимого частотного диапазона из-за гибкости 3D печати.
«Это – захватывающий результат», сказали Алан В. Саакян, Стул Джона А. Девера и профессор Электротехники и Информатики. «Где в прошлом кто-то, возможно, сделал долгий анализ, пытающийся приблизить поведение, здесь мы по существу вводим поведение, которое мы хотели в компьютер, и компьютер оптимизирует структуру, у которой есть то поведение, и затем это выходит другой конец этого трехмерного принтера.«Это – действительно прорыв в способе, которым Вы можете решить проблемы бесшовным и удобным способом».