طور باحثون في جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد نظام ذكاء اصطناعي متقدم يعتمد على دمج قوانين الفيزياء داخل عملية التعلم الآلي، مما يسمح بتسريع تصميم المواد والمكونات البصرية بشكل كبير مقارنة بالطرق التقليدية.

ذكاء اصطناعي يفهم قوانين الطبيعة مسبقا

يعتمد النظام الجديد، الذي يطلق عليه الباحثون اسم "الدماغ الفائق"، على تزويده مسبقا بالقوانين الأساسية للفيزياء قبل بدء التدريب.

هذا النهج يسمح للنظام بفهم سلوك الضوء والمجالات الكهرومغناطيسية منذ البداية، بدلا من تعلمها من الصفر، ما يجعله أكثر دقة وسرعة في التنبؤ بالخصائص البصرية.

تسريع تصميم المواد البصرية

يعمل الفريق البحثي في مجال يُعرف باسم الفوتونيات النانوية، وهو مجال يهتم بالتحكم في الضوء على مقاييس أصغر من الطول الموجي.

وباستخدام هذا النظام، أصبح من الممكن تصميم مواد بصرية متقدمة تُستخدم في:

عدسات الكاميرات

النظارات الطبية

تطبيقات الحوسبة الكمومية

وذلك بجودة أعلى ووزن أقل وسماكة أقل مقارنة بالتصاميم التقليدية.

تقليل وقت المحاكاة بشكل كبير

عادةً ما تعتمد هذه الأبحاث على محاكاة معقدة تستغرق وقتًا طويلًا، حيث قد يستغرق إنتاج نقطة بيانات واحدة ما بين 10 دقائق وساعة كاملة.

أما الآن، وبفضل النظام الجديد، يمكن تقليل زمن الحسابات إلى عُشر الوقت السابق، ما يعني تسريع دورة التطوير بشكل كبير.

كما انخفضت مدة إنشاء مجموعات البيانات من 30 يوما إلى 3 أيام فقط.

كيف يعمل “الدماغ الفائق”؟

يعتمد النظام على دمج معادلات الكهرومغناطيسية مباشرة داخل الشبكة العصبية، بدلًا من تركها تتعلم القوانين بشكل مستقل.

هذا الدمج يمنح الذكاء الاصطناعي فهما مسبقا لكيفية تفاعل الضوء مع المواد، ما يقلل الأخطاء ويحسن دقة التنبؤات.

دقة أعلى وأخطاء أقل

أوضح الباحث فيكتور ليليا أن النظام الجديد يسمح بالحصول على نتائج دقيقة خلال جزء من الثانية فقط عند اختبار أي بنية بصرية.

كما يساعد على تجنب الأخطاء الواضحة التي قد تظهر في النماذج التقليدية المعتمدة على التعلم الآلي فقط.

تطبيقات مستقبلية في التكنولوجيا والكمبيوتر

يرى الباحثون أن هذا التطور قد يلعب دورا مهما في تطوير:

تقنيات الحوسبة الكمومية

نقل المعلومات باستخدام الضوء

مواد فوتونية ذكية قادرة على التحكم في الإشارات البصرية

ويُجرى حاليا بحث إمكانية استخدام مواد فوتونية مرنة لنقل البيانات بين الحواسيب الكمومية عبر مسافات طويلة.

خطوة نحو جيل جديد من التصميم الهندسي

يمثل هذا الابتكار تحولا مهما في طريقة استخدام الذكاء الاصطناعي في العلوم الهندسية، حيث لا يكتفي بتحليل البيانات، بل يعتمد على فهم مسبق لقوانين الطبيعة نفسها.

ويعتقد الباحثون أن هذه المقاربة قد تفتح الباب أمام جيل جديد من الأنظمة الذكية القادرة على تصميم مواد وتقنيات معقدة بسرعة ودقة غير مسبوقتين.