Kecerdasan buatan memprediksi dinamika ultracepat nonlinier dalam optik
Ai

Kecerdasan buatan memprediksi dinamika ultracepat nonlinier dalam optik


Kredit: CC0

Para peneliti di Tampere University telah berhasil menggunakan kecerdasan buatan untuk memprediksi dinamika nonlinier yang terjadi saat pulsa cahaya ultrashort berinteraksi dengan materi. Solusi baru ini dapat digunakan untuk pemodelan numerik yang efisien dan cepat, misalnya, dalam pencitraan, manufaktur, dan pembedahan. Temuan itu dipublikasikan di ajang bergengsi Kecerdasan Mesin Alam jurnal.

Kecerdasan buatan dapat membedakan berbagai jenis perambatan denyut laser, sebagaimana ia mengenali perbedaan halus ekspresi dalam pengenalan wajah. Solusi yang baru ditemukan ini dapat mempermudah merancang eksperimen dalam penelitian fundamental dan akan memungkinkan algoritme untuk disematkan dalam sistem laser generasi berikutnya untuk memastikan pengoptimalan waktu nyata. Ini dapat digunakan, misalnya, dalam pembuatan dan pembedahan di mana sifat denyut nadi terganggu oleh lingkungan target.

Interaksi materi cahaya ultra-cepat nonlinier adalah sesuatu yang telah berusaha dipahami para peneliti selama beberapa dekade. Bidang studi sangat penting dalam banyak bidang penelitian, mulai dari penggunaan alat spektroskopi dalam pengembangan obat hingga pemesinan material teknologi yang presisi dan penginderaan jauh hingga pencitraan resolusi tinggi.

Jaringan saraf dapat dilatih untuk mengenali pola

Ketika pulsa cahaya ultrashort daya tinggi berinteraksi dengan serat optik kaca, serangkaian interaksi yang sangat nonlinier terjadi yang menyebabkan perubahan kompleks pada sifat temporal dan spektral (warna) dari cahaya yang diinjeksi. Sampai saat ini, studi tentang interaksi nonlinier dan multidimensi ini didasarkan pada persamaan Schroedinger nonlinier, metode yang lambat dan menuntut komputasi yang telah membatasi secara dramatis penggunaan teknik numerik untuk merancang atau mengoptimalkan eksperimen secara real-time.

“Masalah ini kini telah diselesaikan dengan menggunakan kecerdasan buatan. Tim kami telah mampu melatih jaringan saraf untuk mengenali pola yang melekat dalam evolusi yang kompleks tersebut. Secara signifikan, setelah dilatih, jaringan tersebut juga mampu memprediksi evolusi nonlinier untuk yang sebelumnya tidak diketahui. skenario, dan pada dasarnya dapat melakukannya secara instan, “kata profesor Goëry Genty, pemimpin kelompok penelitian di Tampere University dan Direktur Flagship for Photonics Research and Innovation nasional.

Penelitian ini menggunakan arsitektur khusus yang dikenal sebagai ‘jaringan saraf berulang’ yang memiliki memori internal. Jaringan seperti itu tidak hanya dapat mengenali pola spesifik yang terkait dengan dinamika nonlinier, tetapi juga dapat mempelajari bagaimana pola tersebut berkembang baik dalam domain temporal dan spektral dalam jarak yang diperpanjang.

Jaringan saraf dapat memprediksi evolusi dalam milidetik. Solusi baru akan mengarah pada pemodelan numerik yang lebih efisien dan lebih cepat dari semua sistem di mana nonlinier memengaruhi propagasi, meningkatkan desain perangkat yang digunakan dalam telekomunikasi, manufaktur, dan pencitraan.

Aplikasi baru tersedia di photonics

Studi ini melaporkan dua kasus minat yang sangat signifikan dalam fotonik: kompresi pulsa ekstrim dan pengembangan sumber laser ultrabroadband.

“Pendekatan menggunakan jaringan saraf dengan memori internal memungkinkan kita untuk melewati pendekatan konvensional dalam memecahkan model matematika yang mendasarinya, yang sangat memakan waktu dan terkadang membutuhkan sumber daya memori yang terbatas,” jelas Genty.

Dengan pertumbuhan pesat aplikasi pembelajaran mesin di semua bidang sains, Genty mengantisipasi bahwa jaringan saraf akan segera menjadi alat penting dan standar untuk menganalisis dinamika nonlinier yang kompleks, untuk mengoptimalkan pembuatan sumber broadband dan sisir frekuensi, serta untuk merancang percobaan optik ultra cepat.


Pembersihan sinar nonlinier dalam laser dengan mode ruang terkunci


Informasi lebih lanjut:
Memprediksi dinamika nonlinier ultrafast dalam serat optik dengan jaringan saraf berulang, Kecerdasan Mesin Alam (2021). DOI: 10.1038 / s42256-021-00297-z

Disediakan oleh Universitas Tampere

Kutipan: Kecerdasan buatan memprediksi dinamika ultrafast nonlinier dalam optik (2021, 19 Februari) diakses 19 Februari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-02-artificial-intelligence-nonlinear-ultrafast-dynamics.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Toto SGP