هوش مصنوعی مواد دوبعدی را در یک چشم بر هم زدن شناسایی می­کند

پژوهشگران انستیتوی علوم صنایع، بخشی از دانشگاه توکیو، سیستم هوش مصنوعی جدیدی را نشان داده ­اند که می­تواند مواد دوبعدی را در تصاویر میکروسکوپی به سرعت تشخیص داده و نام­گذاری کند. این پژوهش به کوتاه کردن زمان مورد نیاز برای آماده سازی دستگاه­ های مصرف­کننده­ ی الکترونیک مبتنی بر مواد دوبعدی کمک می­کند.

مواد دو بعدی بستر جدید و جذابی را برای تولید وسایل الکترونیکی مانند ترانزیستورها و دیودهای ساطع کننده­ی نور ارائه می­دهند. خانواده­ ی بلورهایی که فقط یک اتم ضخامت دارند می­توانند شامل فلزات، نیمه هادی­ها و عایق­ها باشند. بسیاری از این­ها در شرایط محیطی پایدار هستند و خواص آنها غالباً متفاوت از همتایان سه­ بعدی آن­هاست. حتی چسبیدن تعداد کمی از لایه­ ها در کنار هم می­تواند ویژگی­های الکترونیکی را تغییر دهد و آن­ها را برای استفاده در باتری­های نسل بعدی، صفحه­ های تلفن هوشمند، آشکارساز­ها و سلول­های خورشیدی مناسب سازد و شاید حتی شگفت انگیزتر اینکه شما می­توانید برخی از این­ها را خودتان با استفاده از لوازم اداری بسازید. جایزه نوبل فیزیک ۲۰۱۰ به این واقعیت اعطا شد که می­توان با ورقه ورقه ­کردن قطعه­ ای از نوک مداد، گرافیت، به وسیله­ ی یک قطعه نوار چسب چسبنده، گرافن نازک اتمی به دست آورد.

بنابراین چه چیزی شما را از ساخت وسایل الکترونیکی شخصی خود در محل کار و فاصله زمانی بین جلسات باز می­دارد؟ متأسفانه، بلورهای نازک دوبعدی اتمی دارای بازده تولید کم هستند، تضاد نوری آن­ها دارای محدوده ­ی بسیار گسترده­ ای است و پیدا کردن آن­ها در زیر میکروسکوپ کار خسته کننده ­ای است.

اکنون تیمی به سرپرستی دانشگاه توکیو موفق شده ­است با استفاده از یادگیری ماشین، این کار را به صورت خودکار انجام دهد. بسیاری از نمونه­ های نامگذاری شده و با نورافکنی ­های مختلف برای آموزش رایانه برای تشخیص طرح کلی و ضخامت ورقه­ها بدون نیاز به تنظیم دقیق پارامترهای میکروسکوپ استفاده شده است. ساترو ماسوبوچی، نویسنده­ ی اول می­گوید: "با استفاده از یادگیری ماشین به جای الگوریتم­ های تشخیص مبتنی بر قوانین سنتی، سیستم ما برای تغییر شرایط، قوی می­شود."

این روش برای بسیاری از مواد دوبعدی دیگر، گاهی اوقات بدون نیاز به اطلاعات اضافی، قابل تعمیم است. در حقیقت، این الگوریتم فقط با آموزش نمونه­ های دی­تلورید تنگستن قادر به شناسایی ورقه­ های تنگستن دی­سلنید و مولیبدن دی­سلنید است. با قابلیت تعیین محل و ضخامت نمونه های ورقه ورقه در کمتر از ۲۰۰ میلی ثانیه، این سیستم با یک میکروسکوپ نوری حرکتی قابل ادغام است.

توموکی ماچیدا، نویسنده­ی مسئول، می­گوید: "جستجوی خودکار و فهرست­ بندی خودکار مواد دوبعدی، به پژوهشگران این امکان را می­ دهد که تعداد زیادی از نمونه­ ها را صرفاً با ورقه ورقه کردن و اجرای الگوریتم خودکار آزمایش کنند." "این باعث سرعت بخشیدن به چرخه­ ی توسعه­ ی وسایل الکترونیکی جدید مبتنی بر مواد دوبعدی می­شود و همچنین مطالعه ابررسانایی و فرومغناطیس مواد دوبعدی را تسریع می­کند، جایی که نظم دوربُرد وجود ندارد."

گردآورندگان: دکتر آدرینه ملک خاچاطوریان- مهندس ریحانه گودرزی
منبع: https://nano-magazine.com/news/۲۰۲۰/۴/۱/ai-finds-۲-d-materials-in-the-blink-of-an-eye