الذكاء الاصطناعي يحقق قفزة كبيرة في محاكاة الليزر فائقة السرعة بزيادة تفوق 250 ضعفًا

نجح الباحثون في جامعتي ستانفورد وجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس في تقديم نموذج جديد يعتمد على الذكاء الاصطناعي، مصممًا لتسريع محاكاة البصريات غير الخطية في أنظمة الليزر المتطورة. يتميز هذا النموذج بقدرته على الحفاظ على دقة النتائج مع تحسين الأداء بشكل ملحوظ مقارنة بالأساليب التقليدية، التي تحتاج إلى قدرات حسابية مرتفعة مما يعوق تنفيذ التجارب الفعالة التي تتطلب استجابة سريعة.

تركزت الأبحاث على تحسين التفاعلات غير الخطية من الدرجة الثانية، التي تتيح إمكانية توليد ترددات ضوئية جديدة من خلال تبادل الطاقة في المواد البلورية الخاصة. هذه التفاعلات تعد أساسية لتشكيل نبضات مخصصة تُستخدم في تطوير الأشعة السينية فائقة القوة. تتضمن العملية تحويل نبضات الليزر تحت الحمراء إلى ضوء أخضر، ومن ثم إلى ضوء فوق بنفسجي، الذي يُستخدم لتحفيز انبعاث الإشعاع السيني عبر حزمة الإلكترونات في عملية تسريع متقدمة.

تم تقييم النموذج الجديد من خلال عمليات جمع الترددات غير الخطية، حيث تتفاعل عدة نبضات ضوئية في نفس الوقت. هذا التقييم أظهر قدرة النموذج على إعادة إنتاج النبضات الزمنية والطيفية بدقة في مجموعة متنوعة من الظروف، بما في ذلك الفجوات الطيفية الواضحة. علاوة على ذلك، قدم النموذج أداءً متفوقًا في توقع الحقول الثانوية الناتجة عن عمليات توليد الترددات، مما يعزز من إمكانية استخدامه في التطبيقات العملية.

ينوي الباحثون دمج نماذج التعلم العميق بشكل مباشر في التجارب الحية لأنظمة الليزر في المستقبل. يُعزى هذا الهدف إلى إمكانية تمثيل كل عملية فيزيائية عبر وحدات تدريب مستقلة، مما يؤدي إلى تطوير نماذج تنبؤية قادرة على العمل بتناغم مع التجارب الواقعية. قد تسهل هذه الابتكارات استخدام التوائم الرقمية في الأبحاث العلمية، وتعزز من تقنيات التحكم التكيفي، فضلاً عن تحسين التكامل مع أدوات التشخيص المتطورة في مجموعة واسعة من حزم الليزر المستخدمة.