الذكاء الاصطناعي لتعزيز محاكاة الليزر فائقة السرعة بأكثر من 250 ضعفًا

قام الباحثون من جامعة ستانفورد، جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، بتطوير نموذج قائم على الذكاء الاصطناعي بهدف تسريع عمليات محاكاة البصريات غير الخطية المستخدمة في أنظمة الليزر المتقدمة، مع الحفاظ على دقة عالية في النتائج.

يتميز هذا النموذج بأدائه الفائق مقارنةً بالطرق التقليدية، التي تتطلب قوة حسابية ضخمة وتعوق تنفيذ التجارب التي تعتمد على ردود فعل سريعة.

وركزت الأبحاث على تحسين العمليات البصرية غير الخطية من الدرجة الثانية، حيث تتيح هذه التفاعلات توليد ترددات ضوئية جديدة من خلال تبادل الطاقة في بلورات خاصة، ما يساعد على تشكيل نبضات مخصصة تُستخدم لتطوير الأشعة السينية فائقة القوة ، تُحوَّل نبضات الليزر تحت الحمراء إلى ضوء أخضر، ثم إلى ضوء فوق بنفسجي يستخدم لتحفيز انبعاث الإشعاع السيني عبر حزمة الإلكترونات من خلال عملية تسريع متقدمة.

وتم اختبار النموذج الجديد باستخدام عملية جمع الترددات غير الخطية التي تتفاعل خلالها عدة نبضات ضوئية في نفس الوقت، مما وفر مرجعًا قويًا لتقييم الأداء.

وتميز هذا البحث في أنه استطاع أن يعيد إنتاج النبضات الزمنية والطيفية بدقة عبر ظروف متعددة بما فيها الفجوات الطيفية الواضحة. علاوة على ذلك، أظهر النموذج دقة عالية أيضًا عند توقع الحقول الثانوية الناتجة عن عمليات توليد الترددات الجمعية الرئيسية، مما يعزز الثقة بإمكانياته العملية.

ويهدف الباحثون مستقبلاً إلى دمج نماذج التعلم العميق مباشرةً ضمن التجارب الحية لأنظمة الليزر بما يسمح بتمثيل كل عملية فيزيائية منفصلة عبر وحدات تدريب مستقلة، مما يفتح المجال لتطوير نماذج تنبؤية قادرة على العمل بالتزامن مع التجارب الواقعية. وقد تؤدي هذه الابتكارات إلى دعم التوائم الرقمية في الأبحاث العلمية، وتحسين تقنيات التحكم التكيفي، وتعزيز التكامل مع أدوات التشخيص المتطورة عبر مجموعة واسعة من حزم الليزر.