古老梦想要实现了?隐身衣或许真的在逐步走进现实(2)

2023-04-04 10:02  科技日报

追求完美隐形

为减小隐身器件理论设计与实际制备之间的难度,2022年,厦门大学物理科学与技术学院陈焕阳教授团队提出运用遗传算法设计隐身器件方案。

"我们引入遗传算法来设计隐身器件,它是一种受生物进化启发的学习方法,通过模拟自然进化过程搜索最优解。"陈焕阳介绍,该研究将隐身器件的最小化散射截面设为优化目标,将隐形器件的几何结构、材料及工作波长这些变量定义为遗传算法中的个体染色体。优化过程从随机生成由隐身器件组成的种群开始,然后解析计算每个隐身器件对应的散射截面,其中散射截面越小代表隐身效果越好;接着再运用遗传算法进行选择、交叉和变异等操作,选择最优个体参与下一代繁殖,并重复该过程,直到找到全局最优方案。

借助人工智能算法,科研人员通过机器学习来探索光子器件的隐身性能,在最小化人为干预前提下,成功设计出可作用于微波频段和太赫兹频段的隐身器件。该方法避免了复杂的图案化加工过程,设计时间可控制在毫秒级内,表明遗传算法可在高维空间中直接进行全局最优搜索,可作为隐身器件设计的有效方法。

为了追求完美隐身,多年来,科学家对物质在不同物理环境下的隐身进行了广泛而深入的探索,由此构造了不同类型的隐身衣,如在特定微波波长下实现隐身的电磁波隐身衣、使物体对声波的传播不产生影响的声学隐身衣、利用热流传播方程制造的热学隐身衣等。

陶思岑说,科学家畅想的隐身,准确来说叫作"低可探测技术",即利用各种技术手段来改变目标物可探测性信息特征,此类技术手段包括采用独特设计的吸波、透波材料降低目标物对电磁波、光波的反射;通过折射光线使人眼无法察觉目标物,使其降低被发现的可能等。这些技术可以单独使用,也可组合在一起形成针对多物理场的超级隐身器件。从神话科幻到现代科技,人类对隐身技术的探索从未停止。随着技术迭代,隐身技术将广泛应用于建筑、通信等领域。

【延伸阅读】

科幻作品里不乏隐身衣的身影,但鲜为人知的是,中国最早的科幻电影把隐身衣搬上了荧幕。

人们曾经认为,中国最早的科幻电影是1939年首映的《六十年后上海滩》。然而,这个观点或许要被更正了。

在中国科普研究所和南方科技大学科学与想象力研究中心联合举办的科幻研习营(2021)的讨论中,学者黄鸣奋通过研究民国报刊文献提出,1925年由汪优游、徐卓呆执导的《隐身衣》可能是中国首部科幻电影。在这部剧情简单的滑稽片中,主人公得到了一件改变了他人生的隐身衣,通过隐身惩罚了第三者。

除《隐身衣》外,20世纪三四十年代,国内外科幻电影瞄准隐身技术,推出了《隐身人》《隐身女》《新隐身术》《隐身特工》《隐身人复仇》《隐身女侠》《陈查礼大破隐身术》等作品,隐身技术作为电影中的"常客",频频亮相。