你最想擁有的超能力是什么?心電感應、時間逆轉、自由飛翔……在眾多答案中，隱身術一定位列其中。如今新一代智能隱身器件或許讓你離這個夢想又近了一步。
不久前，浙江大學信息與電子工程學院陳紅勝教授課題組聯(lián)合浙江大學、美國麻省理工學院多位學者，在國際上率先研制出了基于深度學習的新一代智能隱身器件，該器件可在不依賴任何人為操控的情況下，快速地動態(tài)適應變化的背景環(huán)境，從而與背景電磁環(huán)境特征融為一體，實現(xiàn)自適應隱身。相關研究已發(fā)表在光學領域頂尖期刊《自然·光子學》上。
用智能隱身系統(tǒng)效仿自然界隱身高手
自然界有兩種“隱身衣”是生物的生存利器。
一種是“螳螂伺蟬自障葉，可以隱形”的擬態(tài)隱身，因顏色紋理和環(huán)境背景相似，生物常借此埋伏或進攻，這種隱形在變色龍和章魚等頭足類生物中最為常見;另一種是透明隱身，即光透過物體時不產生任何散射，自然界中采用這種隱形方式的是海樽和水母。
“與自然界的‘隱身衣’不同，人類的變換光學隱身方法是利用坐標變換的方法來控制電磁波，使其能夠繞過被隱身的區(qū)域，按照原來的方向傳播，從而達到物體完全隱形的目的。”陳紅勝介紹道，但人類的“隱身衣”研究存在電磁參數(shù)苛刻、設計制備困難、色散嚴重等挑戰(zhàn)，導致多數(shù)只能在單一的環(huán)境背景和既定的入射波條件下工作，如果外界環(huán)境或者入射波稍加改變，隱身效果便會大打折扣。
而章魚表皮中含有許多色素細胞，針對不同的背景環(huán)境，其肌纖維可瞬間擴張和收縮色素細胞，從而改變皮膚的顏色紋理，使其與背景融合。對于溫度、光線和機械等外界刺激，章魚也能隨之響應，實現(xiàn)趨利避害。由此，課題組想到通過研制新型智能電磁材料，模擬章魚的隱身本領。
“章魚有色素細胞，我們有可重構的新型人工電磁材料單元;章魚有中樞神經(jīng)，我們有深度學習方法;章魚有光敏細胞，我們可以搭建電磁波和環(huán)境探測器。”論文第一作者、課題組成員錢超認為，通過智能化改造，構建新一代智能隱身系統(tǒng)，可使單一環(huán)境下的人造“隱身衣”變得更為理想。
“隱身衣”助小車迅速響應電磁環(huán)境變化
從無到有搭建一整套智能隱身系統(tǒng)并非易事。
課題組耗時3年，在微波段成功研制了智能自適應隱身器件，并建立了一套完整的時域電磁仿真模型，除了揭示隱身的瞬態(tài)響應機制，用于驗證想法的可行性之外，還搭建了電磁環(huán)境探測器和實驗控制系統(tǒng)、設計了智能電磁隱身材料，并通過實驗采集數(shù)據(jù)對其進行了深度學習訓練。
“我們設計了一項小車智能隱身實驗。探測雷達隨機改變著入射波的頻率、極化和入射角，而小車的任務，就是要能動態(tài)適應變化的探測信號，對雷達隱身。”錢超介紹道，小車身披一層超薄的可重構的超表面隱身材料，這身“隱身衣”由智能芯片控制，它集成了訓練好的深度學習模型，能夠根據(jù)輸入的電磁信息快速做出決策，改變“隱身衣”的電磁響應。
當小車自由行使在凹凸不平的地面時，電磁環(huán)境探測器會實時感知入射波和小車所處的背景環(huán)境，并把信息傳給智能芯片。當電磁環(huán)境發(fā)生變化時，披著智能“隱身衣”的小車只需要15毫秒就能自動地實時“換裝”，免于電磁波的探測，而變色龍卻需要6秒才能過度到環(huán)境色。
陳紅勝認為，這項智能隱身的研究成功融合了新型電磁材料和人工智能等，大幅縮短了隱身所需的時間，有望使隱身技術應用在更動態(tài)、開放、復雜的場景，從而將在國防、航天、海洋等技術領域發(fā)揮重要的作用。(江耘)
關鍵詞： 智能器件
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