طور باحثون من سنغافورة والصين إطار عمل ذكاء اصطناعي يتجاوز الاعتماد على المحاكاة الحاسوبية المثالية لتصميم الأسطح البصرية النانوية، ويعتمد بشكل مباشر على القياسات التجريبية الواقعية. ويقود هذا العمل الأستاذ المساعد تشاو غانغ دونغ من جامعة سنغافورة للتكنولوجيا والتصميم، بالتعاون مع البروفيسور جين فنغ تشو من جامعة شيامن، والدكتور وي تشن من جامعة هيفي للتكنولوجيا، ونشرت النتائج في مجلة فوتونكس. تواجه تصميمات الأسطح البصرية فورييه النانوية، التي تتحكم في انتشار الضوء على المستوى المجهري، تحديات جوهرية نتيجة اعتمادها التاريخي على نماذج محاكاة افتراضية تتجاهل العيوب التصنيعية والزوايا المائلة للإضاءة. يقضي النموذج المطور، المسمى ExpForm، على هذه الفجوة عبر تدريب شبكة عصبية من نوع المحول مباشرة على أكثر من خمسة وعشرين ألف قياس طيفي حقيقي، مستقاة من هياكل نانوية حقيقية تعرضت لخشونة هيكلية وتشوهات تصنيعية وضوضاء قياس. يعمل النظام باتجاهين متكاملين. يتوقع الشبكة الأمامية الاستجابة الطيفية بدقة فائقة بناءً على المعطيات الهيكلية وزوايا السقوط، بينما تعمل الشبكة العكسية على تحديد الأبعاد الهندسية وزوايا الإضاءة المطلوبة لإنتاج استجابة طيفية محددة مسبقاً. حقق النموذج دقة بلغت 99.79 بالمئة مقارنة بالبيانات التجريبية، مع تسريع عملية تقييم الأطياف بمعدل يقارب 900 ضعف مقارنة بطرق المحاكاة التقليدية. وبذلك تتحول دورات التصميم من أيام أو ساعات إلى ثوانٍ، مما يلغي الاعتماد على التصنيع التجريبي المكلف والمتكرر. يبرز هذا النهج قدرة الأجهزة على دعم وظائف بصرية متعددة عبر تعديل زاوية سقوط الضوء فقط، دون الحاجة لإعادة تصنيع الهياكل. وقد قام الفريق بإتاحة مجموعة البيانات التدريبية الكاملة علناً لتعزيز الشفافية وتسهيل المقارنات المعيارية في الأوساط البحثية، مع توسيع نطاق المنهجية ليشمل نطاق الأشعة المرئية والقريبة من تحت الحمراء، وهي منطقة كانت حكراً في الغالب على تطبيقات الميكروويف. يشير الباحثون إلى أن هذا التطور يمثل تحولاً نموذجياً من التصميم القائم على المبادئ الأولى إلى الاعتماد على البيانات المدعومة تجريبياً، حيث يصبح الذكاء الاصطناعي شريكاً في التصميم لا مجرد أداة حسابية. وتُخطط الخطط المستقبلية لتطبيق هذه التقنية على رنينيات عالية الجودة، ومنصات بصرية غير خطية، وهياكل ميتافوتونيك ثلاثية الأبعاد، مع إمكانية تعميم المنهجية على مجالات علم المواد والإلكترونيات والأجهزة الكمومية.