利用物理储备池计算在声子超结构中揭示并构建多功能机械智能
应用物理
2023-10-26 v1 新兴技术
机器学习
摘要
自主系统的最新进展引发了对下一代自适应结构与材料在其机械域具备更多内置智能（即所谓机械智能（MI））的强烈需求。以往 MI 尝试主要聚焦于特定设计与案例研究以实现 MI 的有限方面，缺乏以有效高效方式构建与集成不同智能要素的系统基础。在此，我们提出一种新途径，通过物理储备池计算（PRC）框架创建实现集成多功能 MI 所需的基础。即在机械域中直接体现计算能力及智能各要素（感知、决策与指令），从而超越依赖附加数字计算机与大量电子器件实现智能的传统自适应结构。作为示例平台，我们借助其高自由度非线性动力学中隐藏的 PRC 能力，构建了具有集成 MI 要素的机械智能声子超结构。通过分析与实验研究，我们揭示了从自调谐波控制到基于波的logic门的多种自适应结构功能。本研究将为创建未来新结构提供基础，其将大幅超越当前最先进水平——如更低功耗、更直接交互以及在恶劣环境或网络攻击下更佳生存能力。此外，它将在不增加板载计算机负担的情况下为系统增添新功能与自主性。
引用
@article{arxiv.2305.19354,
title = {Uncovering multifunctional mechano-intelligence in and through phononic metastructures harnessing physical reservoir computing},
author = {Yuning Zhang and Aditya Deshmukh and K. W. Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.19354},
year = {2023}
}
备注
15 pages, 4 figures