طوّر مهندسو جامعة ميشيغان أوبتو جي بي تي، وهي خوارزمية ذكاء اصطناعي تعمل على الاستفادة من البنية الكامنة وراء تشات جي بي تي لتصميم هياكل الأفلام البصرية متعددة الطبقات بسرعة.
تُستخدم هذه الهياكل -المكونة من طبقات رقيقة من مواد مختلفة- في تطبيقات الخلايا الشمسية، والتلسكوبات، وتصنيع أشباه الموصلات، والنوافذ الذكية.
تُشير الدراسة إلى أن أساليب التصميم العكسي الحالية تكافح من أجل التكيف مع أهداف التصميم المتنوعة أو أنواع الهياكل المختلفة.
يعمل أوبتو جي بي تي على تبسيط عملية التصميم تبسيطًا كبيرًا، إذ تُنتَج التصميمات في 0.1 ثانية فقط، ما يجعلها أسرع بكثير من الطرق التقليدية.
إحدى المزايا الرئيسية لـ أوبتو جي بي تي هي قدرتها على إنشاء تصميمات بطبقات أقل من النماذج السابقة.
لا يؤدي هذا التبسيط إلى تقليل تعقيد التصنيع فحسب، بل يُقلل أيضًا من تكاليف الإنتاج، ما يجعل الوصول إلى التقنيات البصرية المتقدمة أكثر سهولة.
الاستفادة من بنية المحول:
يقول إل. جاي جو أستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة ميشيغان: «يتطلب تصميم هذه الهياكل عادةً تدريبًا وخبرة مكثفة، إذ إن تحديد أفضل مزيج من المواد وسمك كل طبقة ليس بالمهمة السهلة».
يعمل أوبتو جي بي تي على إضفاء الطابع الديمقراطي على هذه العملية بتوفير أداة سهلة الاستخدام تعمل على أتمتة التصميم، ما يسهل على الباحثين والمهندسين استكشاف إمكانيات جديدة.
تُعد بنية المحولات أساس أوبتو جي بي تي، وهي إطار عمل للتعلم الآلي مشهور بفاعليته في معالجة اللغة الطبيعية.
وفقًا للبيان الإعلامي: «على غرار مدى قدرة النماذج اللغوية الكبيرة على الرد على أي سؤال قائم على النص، تدرب أوبتو جي بي تي على كمية كبيرة من البيانات، ما جعله قادرًا على الاستجابة جيدًا لمهام التصميم البصري العامة في جميع أنحاء المجال».
يحدد أوبتو جي بي تي الأنماط والعلاقات بين هذه الكلمات بمعالجة المواد وسمكها كأنها كلمات وترميز خصائصها البصرية على أنها مدخلات.
وهذا يمكّن الخوارزمية من التنبؤ بالكلمة التالية، وبناء «عبارة» بفاعلية -تصميم لبنية فيلم بصري متعدد الطبقات- يحقق الخصائص البصرية المطلوبة.
أوضح قوله: «نستطيع القول أننا أنشأنا جملًا مصطنعة لتناسب بنية النموذج الحالي».
دقة ومصداقية أوبتو جي بي تي:
لتقييم دقة أوبتو جي بي تي، اختبرها الباحثون على مجموعة بيانات مكونة من 1000 بنية تصميم معروفة.
كانت النتائج مبهرة، إذ انحرفت تصميمات أوبتو جي بي تي عن التحقق المحدد بنسبة 2.58% فقط، ما يؤكد دقتها العالية. وساعد التحسين المحلي في رفع هذه النسبة إلى 24%.
استخدم الباحثون تقنيات إحصائية لرسم خريطة لطريقة عمل أوبتو جي بي تي.
اكتُشف أن المواد تتجمع على نحو طبيعي حسب النوع، مثل المعادن والمواد العازلة، وأن جميع المواد العازلة تتقارب عندما يقترب سمكها من 10 نانومتر. وتتوافق هذه الملاحظة مع سلوك الضوء عند هذه المقاييس الصغيرة، ما يؤكد صحة دقة أوبتو جي بي تي.
إن مرونة أوبتو جي بي تي تميزها عن خوارزميات التصميم العكسي السابقة، التي كانت غالبًا ما تُصمم خصيصًا لمهام محددة. فباعتبارها أداةً للأغراض العامة، يعمل أوبتو جي بي تي على تمكين الباحثين والمهندسين من تصميم هياكل أفلام بصرية متعددة الطبقات لمجموعة واسعة من التطبيقات. ولهذا التنوع القدرة على تسريع الابتكار في مجالات عديدة منها الطاقة المتجددة والاتصالات السلكية واللاسلكية.
ضرورة بذل الجهود المشتركة لحل مشاكل أداء النموذج:
يُعاني أوبتو جي بي تي من قيود عديدة، فقد ذُكر في الدراسة: «ما يزال الإطار الحالي يفتقر إلى القدرة على الشرح ولا يسمح للمستخدمين بفهم المبادئ الفيزيائية المشاركة في تصميماته مباشرةً».
علاوة على ذلك، فإن مجموعة البيانات الخاصة بها تغطي جزءًا صغيرًا فقط من اللوحة الكبيرة لهياكل الأغشية الرقيقة متعددة الطبقات البصرية.
قد لا يتمكن أوبتو جي بي تي نتيجة لذلك من العثور على تصميم يقع خارج مجموعة البيانات التي أخذت عينات منها.
خلصت الورقة البحثية إلى وجود حاجة إلى تعاون وثيق بين مجموعات بحثية متعددة للحصول على نموذج أفضل لتصميم عكسي ضوئي أكثر عمومية وأفضل يتوسع ليشمل هياكل أكثر تعقيدًا.
اقرأ أيضًا:
دراسة تقترح حلًا لمشكلة تصنيع خلايا شمسية طويلة الأجل
اختراع خلايا شمسية غير مرئية قد ترتديها يومًا ما!
ترجمة: طاهر قوجة
تدقيق: جعفر الجزيري
مراجعة: باسل حميدي
