來(lái)自代爾夫特理工大學(xué)的一組研究人員設(shè)法設(shè)計(jì)了世界上最精確的微芯片傳感器之一;該設(shè)備可以在室溫下運(yùn)行——這是量子技術(shù)和傳感的“圣杯”。結(jié)合納米技術(shù)和受自然界蜘蛛網(wǎng)啟發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)，他們能夠使納米機(jī)械傳感器在遠(yuǎn)離日常噪音的情況下振動(dòng)。這一突破發(fā)表在 Advanced Materials 的 Rising Stars Issue 上，對(duì)引力和暗物質(zhì)的研究以及量子互聯(lián)網(wǎng)、導(dǎo)航和傳感領(lǐng)域具有重大意義。
在最小尺度上研究振動(dòng)物體(如傳感器或量子硬件中使用的物體)的最大挑戰(zhàn)之一是如何防止環(huán)境熱噪聲與其脆弱狀態(tài)相互作用。例如，量子硬件通常保持在接近絕對(duì)零 (-273.15°C) 的溫度，冰箱的成本為每臺(tái) 50 萬(wàn)歐元。代爾夫特理工大學(xué)的研究人員創(chuàng)造了一種網(wǎng)狀微芯片傳感器，該傳感器在與室溫噪聲隔離的情況下共振非常好。在其他應(yīng)用中，他們的發(fā)現(xiàn)將使構(gòu)建量子設(shè)備的成本大大降低。
在進(jìn)化中搭便車
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的 Richard Norte 和 Miguel Bessa 正在尋找將納米技術(shù)與機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合的新方法。他們是如何想出使用蜘蛛網(wǎng)作為模型的想法的?理查德·諾特 (Richard Norte)：“我從事這項(xiàng)工作已經(jīng)十年了，在封鎖期間，我注意到露臺(tái)上有很多蜘蛛網(wǎng)。我意識(shí)到蜘蛛網(wǎng)是非常好的振動(dòng)檢測(cè)器，因?yàn)樗鼈兿霚y(cè)量網(wǎng)內(nèi)的振動(dòng)以找到獵物，而不是在網(wǎng)外，就像風(fēng)穿過(guò)樹(shù)一樣。那么為什么不搭便車經(jīng)歷數(shù)百萬(wàn)年的進(jìn)化，并使用蜘蛛網(wǎng)作為超靈敏設(shè)備的初始模型呢?”
由于該團(tuán)隊(duì)對(duì)蜘蛛網(wǎng)的復(fù)雜性一無(wú)所知，因此他們讓機(jī)器學(xué)習(xí)指導(dǎo)發(fā)現(xiàn)過(guò)程。Miguel Bessa：“我們知道實(shí)驗(yàn)和模擬既費(fèi)錢(qián)又費(fèi)時(shí)，所以我們決定使用一種稱為貝葉斯優(yōu)化的算法，通過(guò)很少的嘗試找到一個(gè)好的設(shè)計(jì)。”這項(xiàng)工作的共同第一作者 Dongil Shin 然后實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)模型并應(yīng)用機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)尋找新的設(shè)備設(shè)計(jì)。
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