智能器件让小车 15毫秒“换装”对雷达隐身

你最想拥有的超能力是什么？心电感应、时间逆转、自由飞翔……在众多答案中，隐身术一定位列其中。如今新一代智能隐身器件或许让你离这个梦想又近了一步。

不久前，浙江大学信息与电子工程学院陈红胜教授课题组联合浙江大学、美国麻省理工学院多位学者，在国际上率先研制出了基于深度学习的新一代智能隐身器件，该器件可在不依赖任何人为操控的情况下，快速地动态适应变化的背景环境，从而与背景电磁环境特征融为一体，实现自适应隐身。相关研究已发表在光学领域顶尖期刊《自然·光子学》上。

用智能隐身系统效仿自然界隐身高手

自然界有两种“隐身衣”是生物的生存利器。

一种是“螳螂伺蝉自障叶，可以隐形”的拟态隐身，因颜色纹理和环境背景相似，生物常借此埋伏或进攻，这种隐形在变色龙和章鱼等头足类生物中最为常见；另一种是透明隐身，即光透过物体时不产生任何散射，自然界中采用这种隐形方式的是海樽和水母。

“与自然界的‘隐身衣’不同，人类的变换光学隐身方法是利用坐标变换的方法来控制电磁波，使其能够绕过被隐身的区域，按照原来的方向传播，从而达到物体完全隐形的目的。”陈红胜介绍道，但人类的“隐身衣”研究存在电磁参数苛刻、设计制备困难、色散严重等挑战，导致多数只能在单一的环境背景和既定的入射波条件下工作，如果外界环境或者入射波稍加改变，隐身效果便会大打折扣。

而章鱼表皮中含有许多色素细胞，针对不同的背景环境，其肌纤维可瞬间扩张和收缩色素细胞，从而改变皮肤的颜色纹理，使其与背景融合。对于温度、光线和机械等外界刺激，章鱼也能随之响应，实现趋利避害。由此，课题组想到通过研制新型智能电磁材料，模拟章鱼的隐身本领。

“章鱼有色素细胞，我们有可重构的新型人工电磁材料单元；章鱼有中枢神经，我们有深度学习方法；章鱼有光敏细胞，我们可以搭建电磁波和环境探测器。”论文第一作者、课题组成员钱超认为，通过智能化改造，构建新一代智能隐身系统，可使单一环境下的人造“隐身衣”变得更为理想。

“隐身衣”助小车迅速响应电磁环境变化

从无到有搭建一整套智能隐身系统并非易事。

课题组耗时3年，在微波段成功研制了智能自适应隐身器件，并建立了一套完整的时域电磁仿真模型，除了揭示隐身的瞬态响应机制，用于验证想法的可行性之外，还搭建了电磁环境探测器和实验控制系统、设计了智能电磁隐身材料，并通过实验采集数据对其进行了深度学习训练。

“我们设计了一项小车智能隐身实验。探测雷达随机改变着入射波的频率、极化和入射角，而小车的任务，就是要能动态适应变化的探测信号，对雷达隐身。”钱超介绍道，小车身披一层超薄的可重构的超表面隐身材料，这身“隐身衣”由智能芯片控制，它集成了训练好的深度学习模型，能够根据输入的电磁信息快速做出决策，改变“隐身衣”的电磁响应。

当小车自由行使在凹凸不平的地面时，电磁环境探测器会实时感知入射波和小车所处的背景环境，并把信息传给智能芯片。当电磁环境发生变化时，披着智能“隐身衣”的小车只需要15毫秒就能自动地实时“换装”，免于电磁波的探测，而变色龙却需要6秒才能过度到环境色。

陈红胜认为，这项智能隐身的研究成功融合了新型电磁材料和人工智能等，大幅缩短了隐身所需的时间，有望使隐身技术应用在更动态、开放、复杂的场景，从而将在国防、航天、海洋等技术领域发挥重要的作用。