超材料作為21世紀(jì)的重大科學(xué)突破之一，憑借其獨(dú)特的物理特性，在光電、信息傳輸?shù)阮I(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。日前，在由長(zhǎng)三角國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心及蘇州實(shí)驗(yàn)室共同承辦的2024浦江創(chuàng)新論壇“面向未來(lái)信息產(chǎn)業(yè)的新材料創(chuàng)新發(fā)展論壇”上，論壇嘉賓、中國(guó)工程院院士、清華大學(xué)教授周濟(jì)預(yù)估，超材料可能已進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前夜。
“超材料”一詞最初由美國(guó)德克薩斯州大學(xué)奧斯汀分校Rodger M. Walser教授提出，用來(lái)形容自然界不存在的、人工制造的、三維的、具有周期性結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。
周濟(jì)稱，中國(guó)在超材料領(lǐng)域的研究起步較早，目前已取得顯著成果。超材料不再局限于傳統(tǒng)材料的物理規(guī)律，并且引入了可設(shè)計(jì)、可調(diào)控的全新研究范式。未來(lái)，超材料有望解決光信息技術(shù)領(lǐng)域中的瓶頸問(wèn)題，為未來(lái)的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)開(kāi)辟新的路徑。
中國(guó)科學(xué)院院士、東南大學(xué)教授崔鐵軍認(rèn)為，超材料因?yàn)槟軐?shí)現(xiàn)自然材料無(wú)法達(dá)到的電磁特性，如負(fù)折射率和負(fù)磁導(dǎo)率，在過(guò)去幾十年中受到了廣泛關(guān)注。然而，傳統(tǒng)超材料存在一定的局限性，比如功能固定、缺乏實(shí)時(shí)操控能力。為了克服這些限制，崔鐵軍及其團(tuán)隊(duì)在2014年提出了數(shù)字編碼超材料的概念，通過(guò)使用數(shù)字0和1去表征超材料。
崔鐵軍指出，數(shù)字編碼超材料的核心在于可編程性。通過(guò)不同的0和1序列，超材料可以像DNA序列一樣操控電磁波，這種能力是巨大的。例如，一個(gè)具有n個(gè)單元的1比特超材料，其操控編碼序列的數(shù)量可達(dá)2的n次方，這一數(shù)字遠(yuǎn)超宇宙中原子的總數(shù)。這種強(qiáng)大的操控能力為電磁波的調(diào)控和信息處理提供了無(wú)限可能。
崔鐵軍認(rèn)為，超材料的靈活性使得超材料在無(wú)線通信領(lǐng)域尤為重要，尤其是在構(gòu)建低成本相控陣和改善信號(hào)覆蓋方面。
對(duì)于當(dāng)前引起關(guān)注的“具身智能”領(lǐng)域，崔鐵軍認(rèn)為，信息超材料也可以與AI結(jié)合，實(shí)現(xiàn)具身智能的未來(lái)，另外還可以用于智能家居的設(shè)備。
“我們構(gòu)建了信息超材料電磁+大模型，大模型由語(yǔ)言大模型和不同的編碼庫(kù)大模型合二為一構(gòu)成，這樣的大模型可以理解我說(shuō)話的意思，然后指揮我的信息超材料執(zhí)行我的命令。”崔鐵軍在演講中稱。
