Шведские ученые обучили нейросеть законам природы

Прорыв в нанофотонике.

Исследователи Технологического университета Чалмерса разработали систему машинного обучения, которая способна проектировать современные оптические материалы в десять раз быстрее традиционных методов.

Об этом сообщает Interesting Engineering.

Команда вуза работает в области нанофотоники, которая сосредоточена на управлении светом в масштабах, меньших его длины волны. С помощью суперкомпьютерных симуляций ученые создают искусственные оптические материалы — те позволят сделать линзы для камер и очков легче и тоньше.

Традиционный процесс сбора информации для обучения нейросетей является медленным. Создание одной точки данных может длиться от десяти минут до часа, а полный набор требует до 40 тысяч симуляций.

Чтобы решить эту проблему, ученые интегрировали фундаментальные законы электромагнетизма непосредственно в систему. Вместо того, чтобы заставлять модель изучать эти принципы с нуля, она начинает работу с заложенным пониманием поведения света и электромагнитных полей.

«Когда мы предоставили сверхмозгу информацию о законах физики, он сразу стал намного умнее. Наши вычисления теперь занимают одну десятую времени, которое требовалось раньше», — сказал Филипп Тассин, профессор кафедры физики и астрономии.

Во время тестирования разработчики обнаружили, что интеграция знакомых уравнений не только облегчила интерпретацию предсказаний, но и значительно повысила эффективность модели.

«После того, как мы обучили сеть, мы могли попросить ее исследовать любую структуру и получить оптические свойства за миллисекунду. С этими новыми сетями мы получаем лучшие оценки и избегаем очевидных ошибок», — сказал Виктор Лилья.

Такое усовершенствование сократило время генерации данных для симуляций с 30 до 3 дней. Это позволит существенно ускорить создание оптических компонентов нового поколения.