最新の技術的突破において、ペンシルベニア州立大学の研究チームは、人工知能の大規模言語モデルを活用して、超表面の設計時間を大幅に短縮する新しい超表面デザイン手法を開発しました。超表面は、その構造によって光や電磁波を制御できる材料であり、バーチャルリアリティやホログラフィック画像など、先進的な光学システムで広く利用されています。

従来の超表面デザインには大量の時間と専門知識が必要で、エンジニアは設計のシミュレーションと最適化に数か月乃至数年かかることがありました。しかし、この新たな方法では大規模言語モデルの応用により、光が超表面とどのように相互作用するかを数秒で正確に予測できます。研究チームは、この技術の応用により、設計者が単純な指示を入力するだけで、迅速にナノスケールの材料設計を生成および最適化できると指摘しています。

研究者らは、従来の材料と比べて、超表面はより高い柔軟性と能力を提供すると説明しています。例えば、波長未満の構造ユニットを設計することで、超表面はナノスケールで光の挙動を制御でき、光学システムを小型化し、性能を向上させます。ただし、超表面の開発は常に複雑なプロセスであり、現存する多くの方法でも時間がかかるシミュレーションと試験が必要です。

この新手法の有効性を検証するために、研究チームは大規模言語モデルの予測結果とコンピュータシミュレーションされた超表面を比較しました。その結果、大規模言語モデルは光と超表面との相互作用を正確に予測するだけでなく、ニューラルネットワークの設計プロセスを効率的に簡略化することにも成功し、研究者は革新的な超表面ユニットの設計に集中できるようになりました。

面白いことに、この新手法は「逆設計」に特に適しており、望ましい機能からその機能を実現する材料と構造の組み合わせを導き出すことができます。これまでの逆設計は通常何週間乃至何か月かかっていましたが、今ではその時間が大幅に短縮されました。

将来に向けて、研究チームはこの手法のさらなる最適化を目指し、医療、国防、エネルギー、消費電子などのさまざまな業界への応用を計画しています。これにより、ナノフォトニクス応用の急速な発展が促進されるものと期待されています。研究者らは、この技術がナノデバイスの設計と開発に新たな業界標準を設定し、より多くの人々がこの先端技術の探求に参加できるようになると述べています。