科学家们在人工智能与量子科学领域取得了一项突破性进展,他们成功创造了一种能够精确感知表面触感的模型。
这一创新为人工智能(AI)赋予了前所未有的“感觉”能力,使其能够识别并理解不同表面的特征,为现实世界的应用开启了全新的篇章。
科学家们巧妙地将光子发射扫描激光器与一种新型的人工智能模型相结合,该模型经过大量训练,能够精准分辨激光成像中不同表面之间的细微差异。这一技术的核心在于,它向目标表面发射一系列短光脉冲,通过接收并分析反向散射的光子或光粒子,来“感知”表面的地形。
研究团队在新泽西州史蒂文斯理工学院进行了一系列实验,他们使用了31种不同粗糙度的工业砂纸,其粗糙度范围从1微米至100微米不等,最粗的砂纸厚度大致相当于人类头发的宽度。实验中,他们构建了一个激光雷达系统,该系统以皮秒脉冲(即十万亿分之一秒)的形式发射激光束。
当光脉冲通过收发器击中砂纸表面后,会反弹回系统,并通过人工智能进行分析。系统能够计算来自砂纸表面不同点的后向散射光子数量,并利用单光子探测器进行精确计数。经过多次实验,科学家们发现,该系统在测量表面的平均误差约为8微米,但在人工智能处理多个样本后,误差降低到了4微米,这一精度已经与目前广泛使用的轮廓仪设备相当。
研究的主要参与者、史蒂文斯理工学院的博士生丹尼尔·塔丰表示:“我们的系统对最细粒度的表面效果最好,例如金刚石研磨膜和氧化铝等材料。这些材料在砂纸制造中有着特定的应用,而我们的技术能够更精准地测量它们的表面特征。”
科学家们认为,这一新技术具有广泛的应用前景,比如在医学领域,它可以用于检测皮肤痣的厚度,从而帮助医生判断是否存在皮肤癌的风险。史蒂文斯量子科学与工程中心主任黄玉平强调:“摩尔粗糙度的微小差异,虽然肉眼无法察觉,但我们的量子系统却能够准确测量,并区分这些条件。量子相互作用提供了丰富的信息,而利用人工智能快速理解和处理这些信息,是下一步发展的必然趋势。”