Мир вступил в эпоху гонки искусственного интеллекта. Страны и университеты наращивают вычислительные мощности, закупая суперкомпьютеры нового поколения. Казахстан тоже в игре: в распоряжении NazarbayevUniversity — современная вычислительная система – новый суперкомпьютер, в 40 раз превосходящая предыдущие аналоги, которая позволяет решать задачи от сложнейших физико-химических расчётов до обучения моделей искусственного интеллекта.
«В супервычислениях важна параллельная обработка данных. Представьте сотни тысяч «мозгов», работающих над одной задачей одновременно, — поясняет молодой учёный NU Бекдаулет Шукиргалиев. — Это и делает возможными современные исследования в области ИИ и метаматериалов».
Учёные университета исследуют, как искусственный интеллект и акустические волны помогают извлекать больше информации из сигналов и строить изображения объектов, скрытых от глаза или камеры.
«Для этого мы делаем “умные” искусственные метаматериалы, у которых внутреннее строение в виде узоров, словно лабиринт для волн: они могут огибать препятствия, собираться в точку или, наоборот, затихать в выбранном месте. Обычные материалы имеют ограничения на то, как они могут управлять волнами. А мы можем создать искусственные материалы с нужными нам свойствами. С помощью метаматериалов и адаптивных систем, таких как машинное обучение, мы можем воссоздавать изображения с деталями, намного меньшими, чем длина волны», — пояснил ассистент-профессор Бахтияр Оразбаев.
Недавно он совместно с коллегами из Швейцарии опубликовал работу в Nature Physics, где показал, как акустические волны могут управлять объектами. В эксперименте использовался мячик для пинг-понга. Измеряя не только давление, но и информацию о перемещении звука в зависимости от движения объекта, контролируя их вращение и скорость, ученые получают представление о том, как изменяются фазы рассеяния в системе.
«Мы предполагаем, что эта технология найдёт множество применений, таких как неинвазивная доставка лекарств. Так, вместо мячика для пинг-понга можно перемещать капсулы с лекарствами, улучшая методы доставки. Наш подход позволяет быстро и эффективно изменять положение объекта, что может быть полезно для создания искусственных материалов и метаматериалов, фокусировки энергии и повышения эффективности энергетических систем», — отметил учёный.
Другой инструмент — нейросети, которые, подобно навигатору, обнаруживают эхо и шум и помогают подстроить систему.
«Мы также создаём с помощью метаматериалов плоские «линзы» для звука и радиоволн, чтобы фокусировать их сразу там, где нужно, даже в сложных помещениях. В шумных местах учим сигнал говорить «громко и понятно» для приёмника: выбираем удобные частоты, траектории и коды, чтобы сообщение дошло без потерь. И в этом нам помогают нейросети – могут подстраивать систему под изменяющиеся условия в реальном времени. Кроме того, нейросети помогают нам «расшифровать» волны от объектов или «зашифровать» волну, чтобы она была в определенном месте. Один из примеров, это когда мы с помощью линзы из метаматериала и звука можем «увидеть» маленький шарик на расстоянии в несколько метров, что важно для диагностики заболеваний. Или, наоборот, мы можем направить волну, которое будет помогать лечить болезни (например, нагревать и разрушать раковые клетки). А нейросети проконтролируют, чтобы здоровые клетки не были уничтожены вместе с раковыми», — поделился ученый.
Учёные NU также работают над тактильными датчиками для роботов, чтобы те могли безопасно взаимодействовать с людьми. Эти разработки объединяют акустику, вибрации и искусственный интеллект и в будущем позволят создавать «чувствующих» роботов. Сейчас исследователи изучают как свойства электромагнитных метаматериалов с изменяющимися параметрами во времени перенести в аналогичные метаматериалы для упругих механических волн.
«Например, стена, которая в обычных условиях глушит шум, может “открыться” и пропустить нужный сигнал, если его ждёт приёмник. Или мы можем спрятать датчик, который будет передавать нам данные, но при этом не мешать работе устройства», — подытожил доктор Оразбаев.
