โครงสร้างใยแมงมุมเป็นแรงบันดาลใจให้เซ็นเซอร์วัดแรงโน้มถ่วงแบบเครื่องกลระดับนาโน

เครื่องสะท้อนเสียงเชิงกลระดับนาโนแบบใหม่ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้างของใยแมงมุมสามารถใช้ในเซ็นเซอร์ควอนตัมเพื่อตรวจจับแรงขนาดเล็กพิเศษ เช่น แรงโน้มถ่วง รีโซเนเตอร์ซึ่งออกแบบโดยใช้แมชชีนเลิร์นนิง ทำงานที่อุณหภูมิห้อง ซึ่งเป็นครั้งแรกสำหรับอุปกรณ์ประเภทนี้ ตัวสะท้อนเสียงแบบกลไกนาโนเป็นลำแสงสั่นขนาดเล็กที่สั่นด้วยความถี่เรโซแนนซ์ที่สูงมาก 

ซึ่งมักจะอยู่

ในช่วงเมกะเฮิรตซ์หรือกิกะเฮิรตซ์ พวกมันถูกใช้ในแอพพลิเคชั่นต่างๆ รวมถึงโทรคมนาคม และยังสามารถใช้ในการตรวจจับและระบุมวลของวัตถุขนาดเล็ก เช่น โมเลกุล DNA เดี่ยวหรือไวรัส พวกเขาทำงานบนหลักการที่ว่าเมื่อใดก็ตามที่อนุภาคขนาดเล็กถูกดูดกลืนเข้าไปในลำแสง ความถี่ที่ลำแสงสั่น

จะเปลี่ยนไปในทางที่สามารถตรวจสอบได้และใช้ในการคำนวณมวลของอนุภาคอย่างไรก็ตาม ความไวสูงเป็นพิเศษของอุปกรณ์เหล่านี้อาจสวนทางกับอุปกรณ์เหล่านี้ได้ เนื่องจากอุปกรณ์เหล่านี้มีความไวสูงมากต่อเสียงรบกวนจากอุณหภูมิโดยรอบ ด้วยเหตุนี้ รีโซเนเตอร์ดังกล่าวจึงจำเป็นต้องเก็บไว้ที่อุณหภูมิ

ใกล้ศูนย์สัมบูรณ์ (–273.15 °C) เพื่อป้องกันการสั่นสะเทือนที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้ทีมนักวิจัยจากTU Delftในเนเธอร์แลนด์ได้สร้างเครื่องสะท้อนเสียงที่ทำงานที่อุณหภูมิห้องได้ เนื่องจากสามารถแยกเสียงรบกวนจากภายนอกได้อย่างดีเยี่ยม การออกแบบอุปกรณ์ใหม่นี้ได้รับแรงบันดาลใจจากโครงสร้าง

ของใยแมงมุม ซึ่งเป็นหนึ่งในอุปกรณ์ตรวจจับการสั่นสะเทือนที่ดีที่สุดในธรรมชาติเส้นไหมแมงมุมมีความเหนียวและแข็งมาก มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักเทียบเท่ากับเหล็ก พวกมันจึงสามารถทนต่อแรงกระแทกขนาดใหญ่ในขณะที่ยังคงไวพอที่จะตรวจจับและดักจับแมลงบินขนาดเล็กได้ 

สิ่งสำคัญคือพวกมันยังไวต่อแรงสั่นสะเทือนที่เล็ดลอดออกมาจากภายในเว็บมากที่สุด แทนที่จะไวต่อแรงสั่นสะเทือนในสภาพแวดล้อมโดยรอบ เช่น ลม ผู้ร่วมเป็นผู้นำการศึกษาใหม่ร่วมกับMiguel Bessaกล่าวว่าพฤติกรรมที่ไม่เหมือนใครนี้เป็นผลมาจากวิวัฒนาการหลายล้านปี 

และเป็นจุดเริ่มต้น

ที่ดีสำหรับอัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องเพื่อออกแบบเซ็นเซอร์เชิงกลระดับนาโนการใช้การเพิ่มประสิทธิภาพแบบเบย์นักวิจัยเลือกวัสดุตัวสะท้อนเชิงกลที่เป็นที่นิยม ซิลิคอนไนไตรด์  สำหรับเซ็นเซอร์ พวกเขาใช้อัลกอริทึมที่เรียกว่า เพื่อค้นหาการออกแบบประเภทใยแมงมุมที่ดีอย่างรวดเร็ว

และมีประสิทธิภาพ โดยระบุก่อนว่าโปรแกรมการเรียนรู้ของเครื่องควรพิจารณาอุปกรณ์ที่ทำจากแผ่น Si 3 N 4 หนา 20 นาโนเมตรที่แขวนได้อย่างอิสระตามความยาว หลายมิลลิเมตร.ด้วยความประหลาดใจ พวกเขาพบว่าอัลกอริทึมนำเสนอเว็บที่ค่อนข้างตรงไปตรงมา ซึ่งประกอบไปด้วยสตริงเพียง 6 สาย

ที่ประกอบกันด้วยวิธีที่ดูเรียบง่าย ยิ่งไปกว่านั้น การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของทีมแสดงให้เห็นว่าอุปกรณ์จะทำงานที่อุณหภูมิห้องเนื่องจากปัจจัยด้านคุณภาพเชิงกลสูง ซึ่งเป็นอัตราส่วนของพลังงานที่เก็บไว้ในเครื่องสะท้อนเสียงต่อพลังงานที่กระจายไปในหนึ่งรอบการสั่น ปัจจัยด้านคุณภาพนี้ 

ซึ่งแสดงเป็น Q mเกินหนึ่งพันล้านในช่วงอุณหภูมินี้ ต้องขอบคุณกลไก “การหนีบแบบอ่อนแบบบิดงอ” แบบใหม่ที่แยกโหมดการสั่นสะเทือนของอุปกรณ์ออกจากสภาพแวดล้อมทางความร้อนโดยรอบ และค้นพบโดยอัลกอริทึมการปรับให้เหมาะสมที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูล“สิ่งที่น่าสนใจคืออัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วย

เครื่องจะอาศัยกลไกการสั่นสะเทือนแบบบิด ซึ่งจริง ๆ แล้วใยแมงมุมใช้ตามธรรมชาติในการตรวจจับเหยื่อ แม้ว่าอัลกอริทึมไม่มีความรู้มาก่อนว่าใยแมงมุมทำงานอย่างไร” พวกเขาอธิบายจากนั้น นักวิจัยได้สร้างเซ็นเซอร์ในโลกแห่งความเป็นจริงตามการออกแบบที่เหมาะสมที่สุดนี้

ตั้งค่าการสั่นด้วยระยะเพียโซอิเล็กทริก และใช้ออปติคอลอินเตอร์เฟอโรมิเตอร์เพื่อวัดเวลาที่ใช้ในการหยุดการสั่นสะเทือน การวัดแบบ เหล่า นี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับอัตราการสลายตัวของแอมพลิจูดของเครื่องสะท้อนเสียง และอัตราการสลายพลังงาน ซึ่งเป็นค่าที่จะนำไปใช้คำนวณ Q m ของมัน

นักวิจัย

รายงานว่าแทบไม่มีการสูญเสียพลังงานใดๆ นอกเหนือไปจาก “ใยแมงมุม” ที่ใช้ไมโครชิป “การสั่นสะเทือนจะเคลื่อนที่เป็นวงกลมที่ด้านในและไม่สัมผัสด้านนอก” Norte อธิบาย “สิ่งนี้ค่อนข้างเหมือนกับการให้ใครสักคนออกแรงบนชิงช้าและปล่อยให้พวกเขาแกว่งต่อไปอีกเกือบศตวรรษโดยไม่หยุด”

ขยายไปยังรูปทรงเรขาคณิตอื่นๆนักวิจัยกล่าวว่าอุปกรณ์ใหม่นี้สามารถใช้เพื่อค้นหาสสารมืดหรือตรวจจับแรงที่มีขนาดเล็กมาก เช่น แรงโน้มถ่วง ซึ่งวัดได้ยากอย่างฉาวโฉ่ แม้ว่าการออกแบบเริ่มต้นจะใช้ซิลิกอนไนไตรด์ แต่พวกเขาเชื่อว่าแนวทางของพวกเขาสามารถขยายไปยังวัสดุอื่นๆ เช่น เพชร 

แกลเลียมอาร์เซไนด์ ซิลิกอนคาร์ไบด์ อินเดียมแกลเลียมฟอสไฟด์ แก้วซิลิกาผสม ซิลิกอน ฟอสฟอรัสคาร์ไบด์ และแม้แต่ฟิล์มตัวนำยิ่งยวด การใช้แมชชีนเลิร์นนิงในการออกแบบอุปกรณ์ดังกล่าวเป็นเพียงขั้นตอนแรกในการพัฒนาเครื่องสะท้อนเสียงเชิงกลระดับนาโนรุ่นต่อไป นักวิจัยกล่าวเสริม

และอาจขยายไปยังรูปทรงเรขาคณิตอื่นที่ไม่ใช่การออกแบบคล้ายใยแมงมุมทีมงานวางแผนที่จะพัฒนาอัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องใหม่เพื่อออกแบบโครงสร้างนาโนออปติคัลแทนที่จะเป็นโครงสร้างเชิงกล “โครงสร้างเหล่านี้จะถูกนำมาใช้เพื่อแก้ปัญหาทางฟิสิกส์อื่นๆ เช่น การสร้างใบแสงที่เดินทางด้วย

ความเร็วหนึ่งในสี่ของความเร็วแสง” “พวกเขาต้องการการออกแบบอย่างระมัดระวัง ซึ่งทำให้มีน้ำหนักเบาเป็นพิเศษและมีการสะท้อนแสงสูง ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะที่ยากจะทำได้พร้อมๆ กัน”ของปฏิกิริยาระดับโมเลกุลในเซลล์ได้หลายระดับ มันจะเปลี่ยนวิธีที่เราสังเกตการจัดระเบียบโมเลกุลและรูปแบบปฏิกิริยาในเซลล์ และด้วยเหตุนี้จึงให้ข้อมูลเชิงลึกมากขึ้นเกี่ยวกับความสามารถ

credit: genericcialis-lowest-price.com TheCancerTreatmentsBlog.com artematicaproducciones.com BlogLeonardo.com NexusPheromones-Blog.com playbob.net WorldsLargestLivingLogo.com fathersday2014s.com impec-france.com worldofdekaron.com