中國科學院西安光機所在智能光鑷研究方面取得新進展

近日，中國科學院西安光機所在智能光鑷研究方面取得新進展，解決了多微粒動態(tài)光學微操控過程中粒子間相互碰撞問題，實現(xiàn)了微粒集群的全并行最優(yōu)路徑控制和結(jié)構(gòu)組裝。

全息光鑷（HOT）是構(gòu)造新穎物質(zhì)結(jié)構(gòu)、研究細胞相互作用、實現(xiàn)量子計算的重要手段，該技術(shù)通過光場調(diào)控手段構(gòu)建多光阱，可同時捕獲并操控多個粒子，從而將它們排列組裝成特定圖案結(jié)構(gòu)。然而在實際應用過程中，并行操控易使粒子間發(fā)生碰撞（尤其是對于高密度的微粒集群），繼而引起粒子團聚或丟失，使得組裝結(jié)構(gòu)存在缺陷，因此需分批、依次將微粒移動到目標位置，導致組裝效率低下。

為解決上述問題，研究團隊受無人機集群控制和水下機器人隊列操縱技術(shù)啟發(fā)，提出人工勢場（APF）全息光鑷，解決了多微粒動態(tài)光學微操控過程中粒子間相互碰撞問題，實現(xiàn)了微粒集群的全并行最優(yōu)路徑控制和結(jié)構(gòu)組裝。該技術(shù)通過人工智能算法為光阱中的微粒額外添加虛擬排斥場，排斥作用力與微粒間距成反比，使微粒在碰撞即將發(fā)生時通過局部位移有效繞過障礙，基于此，可通過全額并行操控實現(xiàn)對微粒陣列的無缺陷組裝，使組裝效率最大化，同時利用匈牙利算法得到的最小路徑優(yōu)化方案可以實現(xiàn)不同圖案間的高效轉(zhuǎn)換。

此項研究為西安光機所加速布局“AI+光學”技術(shù)探索的重要成果，有助于推進光鑷在多比特量子計算、微納級顯示和生命科學等領(lǐng)域研究中的應用，對于發(fā)展其它微觀物質(zhì)組裝方法（如全息聲鑷）也具有啟示性意義。

西安光機所姚保利團隊近年來在AI光學交叉領(lǐng)域開展了深入研究，形成了多種新型光學顯微成像和微操縱技術(shù)，在國際上發(fā)表論文300余篇，授權(quán)多項國家發(fā)明專利，曾獲陜西省科學技術(shù)一等獎、二等獎和陜西省重點科技創(chuàng)新團隊等獎勵和榮譽。

西安報業(yè)全媒體記者 關(guān)穎

祝賀

實現(xiàn)了微粒集群的全并行最優(yōu)路徑控制和結(jié)構(gòu)組裝。

實現(xiàn)不同圖案間的高效轉(zhuǎn)換。

對于發(fā)展其它微觀物質(zhì)組裝方法（如全息聲鑷）也具有啟示性意義。

6的飛起

四大神所之一，的確不同凡響！

該技術(shù)通過光場調(diào)控手段構(gòu)建多光阱，可同時捕獲并操控多個粒子，從而將它們排列組裝成特定圖案結(jié)構(gòu)

高科技

恭喜

新進展

優(yōu)秀

實現(xiàn)不同圖案間的高效轉(zhuǎn)換。

6的飛起

很實用的文章，讓我學到了很多~~