人工智能设计的单向成像仪

传统的光学成像和通信系统通常由透镜组成，在向前和向后方向上执行成像操作。与使液体从一端双向流向另一端的管道类似，标准光学材料和透镜允许光通过相机等设备双向传播。

加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的一个研究小组最近发明了一种新的单向材料，以打破光学成像的这种范式。研究人员使用人工智能(AI)在小于光波长的尺度上对细节的材料进行结构工程。其结果是成像仪设计，通过该设计，成像只能在一个方向上进行，而与另一个方向相隔。

今天发表在《科学进展》上的论文题为“使用深度学习设计材料的单向成像”，通过使用深度学习对材料进行空间工程，描绘了由一系列透射光学层组成的创新光学成像仪设计。

“这种人工智能驱动的材料工程导致形成多个结构化的透明层，这些层共同调制光波，在向前和向后成像方向上具有不对称行为，”研究负责人Aydogan Ozcan说，他是加州大学洛杉矶分校萨缪利分校电气和计算机工程教授，也是加州大学洛杉矶分校Volgenau工程创新的持有人。“由此产生的单向成像器允许从输入视场到输出视场的图像形成，但反之则不然。图像形成的反向路径被阻塞。

即使在由许多波长组成的宽带光下，单向成像仪也可以保持其功能，尽管使用单个照明波长进行训练。这种单向成像能力也独立于光偏振，可在任何方向的光振荡下工作。在他们的实验中，研究人员通过将3D打印的多层成像仪暴露在太赫兹辐射下，成功地证明了该设计的功效。

该团队还设计了一个单独的成像仪，允许用户通过选择特定波长来选择图像应该被阻挡的方向。例如，在一个波长下，图像形成仅从左到右工作，而在不同的波长下，反向路径是可以看到图像的唯一方向。