自旋电(diàn)子学涉(shè)及电子的内在自(zì)旋(xuán)和电(diàn)子(zǐ)工程领域,目前相(xiàng)关研究(jiū)正(zhèng)在积(jī)极进行(háng),以解决现有(yǒu)硅半(bàn)导体存(cún)在的集成局限性(xìng),开发下(xià)一(yī)代(dài)超低功耗和高性能半导体。磁(cí)性材料是开发自旋电子器(qì)件(如MRAM磁阻(zǔ)随机(jī)存取存(cún)储器)最常用的材料之一。因(yīn)此,通(tōng)过(guò)分析磁哈密顿量及其参数来准确识别磁性材料的性质,如热(rè)稳定性、动态行为和基(jī)态(tài)构型等,具有重(chóng)要意义。
以(yǐ)前,为了更准确深入地了解磁性材料的性质,需要(yào)通(tōng)过(guò)各(gè)种实验直接测(cè)量磁哈(hā)密(mì)顿参数(shù),这一过程需(xū)要耗费大量时(shí)间和资源。为了克服这些困难,韩国的(de)研究人员开发(fā)了一种人工(gōng)智能(AI)系统,可以实(shí)时分析磁性系统。
韩(hán)国(guó)科学技(jì)术研究院(KIST)宣布,其联合研究团队开发(fā)了一种技术,可以利(lì)用人(rén)工智(zhì)能技(jì)术,通过自旋结构图像估(gū)计磁哈密顿(dùn)参数(shù)。该团队由自旋(xuán)收敛研究中心(Spin Convergence Research Center)的Heeyong Kwon博士(shì)和Dr. Junwoo Choi 博士,以及庆熙大(dà)学(Kyung Hee University)的Changyeon Won教授领导。
研究人员构建深层神经(jīng)网络,并(bìng)利用机器学(xué)习算法和(hé)现有磁畴图(tú)像对其(qí)进行训练。结果表明,输入通(tōng)过电子(zǐ)显微(wēi)镜(jìng)获得的(de)自旋(xuán)结构图像,可以实(shí)时估计磁哈密顿参数。此外,与实验(yàn)得到的参数值(zhí)相比(bǐ),人(rén)工智能系统的估(gū)计误差小于1%,具(jù)有较高(gāo)的准确度。据该团队介绍,利用所(suǒ)开发(fā)的(de)人工智能(néng)系统,可以通过深度学(xué)习技术(shù),即时完成材(cái)料参数评(píng)估过程。以前完(wán)成这一过程需要数十个小时。
KIST的(de)Hee-young Kwon博士表示:“我们提出一种新方法,展示如何利用人工智能技术来分析磁性系统性能。预计(jì)使用(yòng)这种新方法,通过(guò)人工(gōng)智能技术研究(jiū)物理(lǐ)系统,将(jiāng)缩小实验值和理论值(zhí)之间(jiān)的差距,并将进一步融合人工智能技术和基础科学(xué)研究(jiū),拓展新的研究领域。”