متنوع

صمم الباحثون المواد الفوقية التي يمكنها حل المعادلات

صمم الباحثون المواد الفوقية التي يمكنها حل المعادلات

المواد الخارقة هي مواد تمت هندستها لتكون لها خصائص غير موجودة في المواد الطبيعية. يتضمن المجال تصميم هياكل معقدة ، يمكن لبعضها معالجة الموجات الكهرومغناطيسية.

راجع أيضًا: MORPHING METAMATERIAL CONTACTING باستخدام KIRIGAMI TECHNIQUE

الآن ، قام باحثون في كلية الهندسة والعلوم التطبيقية بجامعة بنسلفانيا بتصميم مواد خارقة يمكنها حل المعادلات.

حساب التفاضل والتكامل الضوئي

يشار إليها باسم "حساب التفاضل والتكامل الضوئي" ، ستعمل العملية عن طريق ترميز المعلمات في خصائص الموجة الكهرومغناطيسية الواردة. ثم يتم إرسال الموجة من خلال جهاز مادة خارقة.

بمجرد الدخول إلى الداخل ، ستغير بنية الجهاز الموجة بطريقة تخرج مشفرة مع الحل إلى معادلة محددة مسبقًا.

أظهر الباحثون تجربة إثبات المفهوم هذه لأول مرة باستخدام الموجات الدقيقة. ولكن يمكن تصغير حجم المشروع إلى موجات ضوئية من أجل احتوائه على رقاقة دقيقة.

ستعمل أجهزة المواد الخارقة هذه كجهاز كمبيوتر تناظري يعمل بالضوء بدلاً من الكهرباء. على هذا النحو ، يمكنهم حل المعادلات بشكل أسرع بكثير من نظرائهم الرقميين ، مع استخدام طاقة أقل.

جبنة سويسرية

قال إنجيتا ، أستاذ H. Nedwill Ramsey في قسم الهندسة الكهربائية وهندسة النظم: "يحتوي جهازنا على كتلة من المواد العازلة التي لها توزيع محدد للغاية لثقوب الهواء". "فريقنا يحب أن يطلق عليه" الجبن السويسري ".

يحتوي جهاز الجبن السويسري هذا على نمط من المناطق المجوفة التي تم إعدادها لحل معادلة متكاملة مع "نواة" معينة. تشير هذه النواة إلى جزء المعادلة الذي يصف العلاقة بين متغيرين.

"على سبيل المثال ، إذا كنت تحاول تخطيط الصوتيات لقاعة للحفلات الموسيقية ، فيمكنك كتابة معادلة متكاملة حيث تمثل المدخلات مصادر الصوت ، مثل موضع السماعات أو الآلات ، بالإضافة إلى مدى ارتفاع الصوت. قال عضو المختبر براين إدواردز ، عضو المختبر ، براين إدواردز ، إن الأجزاء الأخرى من المعادلة ستمثل هندسة الغرفة والمواد التي تتكون منها جدرانها.

في هذه المعادلة المتكاملة ، يتم تمثيل ميزات الغرفة بنواة المعادلة. هذا هو الجزء من المعادلة الذي يستطيع الباحثون تمثيله بطريقة مادية ، من خلال ترتيب ثقوب الهواء في الجبن السويسري.

قال إنغيتا: "يتيح لك نظامنا تغيير المدخلات التي تمثل مواقع مصادر الصوت من خلال تغيير خصائص الموجة التي ترسلها إلى النظام ، ولكن إذا كنت تريد تغيير شكل الغرفة ، على سبيل المثال ، سيكون عليك إنشاء نواة جديدة. "

يظهر أجهزتهم بالفعل واعدة على الرغم من تصنيعها بأفران ميكروويف.

يقول إنجيتا: "حتى في مرحلة إثبات المفهوم هذه ، فإن أجهزتنا سريعة للغاية مقارنة بالإلكترونيات". "باستخدام الموجات الدقيقة ، أظهر تحليلنا أنه يمكن الحصول على حل في مئات النانو ثانية ، وبمجرد أن ننتقل إلى البصريات ، ستكون السرعة بالبكو ثانية."

تم نشر الدراسة فيعلم.


شاهد الفيديو: أهمية تحليل المعادلات في الاقتصاد! (شهر اكتوبر 2021).