Điện từ học bí mật điều khiển thế giới

Chào mừng 520 người mới gia nhập Not Boring kể từ bài luận trước của chúng tôi! Hãy tham gia cùng 260.690 người thông minh, ham học hỏi khác bằng cách đăng ký tại đây:

Đăng ký ngay

Chào các bạn 👋,

Chúc một ngày thứ Ba vui vẻ! Chào mừng đến với phần mới nhất trong loạt bài gồm hai phần ngoài ý muốn về các mô hình phi LLM có thể làm được những điều mà con người không thể, những điều sẽ mang lại cho chúng ta khả năng siêu phàm trong thế giới vật chất. Cả hai phần đều được đồng viết bởi những người sáng lập mà bạn thường thấy ở San Francisco, nhưng họ đang xây dựng ngay tại thành phố tuyệt vời nhất thế giới, New York.

Bài đầu tiên là bài luận tuần trước về các mô hình thế giới với Pim de Witte .

Hôm nay chúng ta sẽ nói về những cỗ máy có khả năng cảm nhận trường điện từ theo cách mà hầu như không con người nào có thể làm được, điều này sẽ giúp chúng ta thiết kế và xây dựng các hệ thống điện từ (EM) tốt hơn.

Như các bạn đã biết, tôi rất lạc quan về vai trò ngày càng tăng của các hệ thống điện từ trong nền kinh tế. Sau khi Sam và tôi viết cuốn "The Electric Slide" , tôi và CEO của Arena Physica, Pratap Ranade, đã trao đổi email. Trong một email, ông ấy viết:

Các thành phần điện và điện từ là "hệ thần kinh" của phần cứng hiện đại và góp phần gây ra 40-50% các lỗi. Khả năng thử nghiệm và chế tạo các thành phần này của quốc gia chúng ta đã suy giảm, nhưng – theo tôi, điều quan trọng hơn nữa – với tư cách là một loài, chúng ta vẫn chưa thể khai thác hết tiềm năng của điện từ học.

Trong bảy tháng qua, chúng tôi đã phát triển một tình bạn, và Pratap đã khiến tôi phải vắt óc suy nghĩ rất nhiều lần. Một trong những điều khiến tôi thích thú nhất là ý tưởng mà anh ấy đang đặt cược cả công ty vào, ý tưởng mà anh ấy đã gửi email cho tôi: con người không thể cảm nhận được điện từ trường, và đó là một trở ngại cho sự tiến bộ về điện mà cả hai chúng ta đều mong muốn. Tuy nhiên, không có lý do gì mà máy móc không thể được dạy để hiểu điện từ trường tốt hơn chúng ta.

Trong vài năm qua, Arena đã xây dựng các công cụ trí tuệ nhân tạo và triển khai các kỹ sư điện và tần số vô tuyến chuyên gia để giúp các công ty thiết kế, phát triển và gỡ lỗi phần cứng điện từ. Họ đang hợp tác với các công ty bao gồm AMD, Anduril và Sivers Semiconductors. Họ được hỗ trợ bởi các nhà đầu tư bao gồm Founders Fund, Peter Thiel, Initialized (Garry Tan), Shield Capital và 137 Ventures.

Hiện nay, họ đang đổi tên thành Arena Physica với sứ mệnh mở rộng là phát triển "Siêu trí tuệ điện từ".

Đây là một bài luận về cách dạy máy móc nhìn thấy những lĩnh vực mà chúng ta không thể thấy, và thế giới sẽ trông như thế nào nếu chúng ta có thể làm được điều đó.

Chúng ta bắt đầu thôi.

Chương trình "Không Buồn Chán Hôm Nay" được tài trợ bởi… The Pitch by Deel

Thông thường, các nhà tài trợ sẽ muốn tôi giải thích lý do tại sao bạn nên bỏ tiền túi ra của mình để ủng hộ họ. Lần này, Deel đã yêu cầu tôi chia sẻ cách họ có thể trao tiền cho BẠN trong chương trình The Pitch .

Deel vừa khởi động một giải đấu toàn cầu với tổng giải thưởng 15 triệu đô la dành cho các công ty khởi nghiệp: 10 công ty đứng đầu sẽ nhận được khoản đầu tư 1 triệu đô la mỗi công ty, và 100 công ty chiến thắng khu vực sẽ nhận được 50.000 đô la. Bạn không cần mối quan hệ quen biết và không cần phải trả phí để đăng ký. Đây chỉ đơn thuần là một cuộc thi dành cho những doanh nhân xuất sắc nhất.

Hãy thuyết trình chỉ trong hai phút để có cơ hội nhận được khoản đầu tư 1 triệu đô la, tiếp cận hệ sinh thái toàn cầu được thiết kế để giúp bạn phát triển (các đối tác và nhà tài trợ bao gồm Stripe, Google, AWS và a16z), và đưa startup của bạn đến trước các nhà lãnh đạo toàn cầu. Đây là cơ hội của bạn.

Đăng ký ngay

Điện từ học bí mật điều khiển thế giới

Điện từ học đang âm thầm vận hành thế giới của chúng ta. "Âm thầm" bởi vì chỉ một vài người trên hành tinh này có thể cảm nhận được cách thức hoạt động của nó.

Hệ thống GPS trên điện thoại của bạn hoạt động nhờ các vệ tinh phát ra sóng điện từ (EM) có gắn dấu thời gian. Wi-Fi trong căn hộ của bạn được tạo ra bởi sóng điện từ dội lại từ các bức tường. Kiểm soát không lưu sử dụng radar, tức là sóng điện từ phát ra và thu nhận tín hiệu phản xạ từ máy bay. Khi Maverick khóa mục tiêu trong phim Top Gun, anh ấy đang sử dụng radar mảng pha điều khiển chùm tia điện từ bằng điện tử. Thanh toán không tiếp xúc? Là sóng điện từ. Lò vi sóng? Cũng là sóng điện từ. Các cáp quang truyền tải internet xuyên qua đáy đại dương và qua mạng lưới của Somos ? Đó là ánh sáng… mà ánh sáng cũng là sóng điện từ.

Mọi tín hiệu không dây, hình ảnh y tế, quét radar, mọi con chip giao tiếp với nhau bên trong trung tâm dữ liệu. Tất cả đều là sóng điện từ, được định hình và điều khiển bởi các cấu trúc vật lý được thiết kế để thao tác các sóng này. Và, khi điện năng và trí tuệ nhân tạo đang chạy đua để định hình kỷ nguyên của chúng ta, sự hiện diện của điện từ ngày càng trở nên rõ rệt hơn. Trong các trung tâm dữ liệu của chúng ta, các chip giao tiếp với nhau thông qua sóng điện từ tầm ngắn. Nếu Elon Musk thành công trong việc chuyển các trung tâm dữ liệu lên vũ trụ , trí tuệ nhân tạo sẽ được truyền từ vệ tinh xuống thiết bị của bạn thông qua sóng điện từ.

Như Packy và Sam đã viết trong cuốn The Electric Slide , mọi thứ có thể chuyển sang dùng điện một cách kinh tế đều sẽ chuyển sang. Ô tô, xe tải, xe buýt, máy bay không người lái, thuyền, bếp, máy bơm nhiệt, pin, xe đạp, thậm chí cả máy bay, bất cứ thứ gì di chuyển, sưởi ấm, chiếu sáng, tính toán hoặc chuyển đổi năng lượng đều đang chuyển từ cơ khí sang điện. Tất cả những thứ chạy bằng điện mới đó sẽ chứa đầy các linh kiện điện từ.

Năm 1970, trung bình các thiết bị điện tử chiếm 5% chi phí của một chiếc xe hơi mới. Đến năm 2020, con số đó đã đạt 40%. Dự kiến đến năm 2030, chi phí thiết bị điện tử của một chiếc xe hơi dân dụng sẽ đạt 50% tổng chi phí của xe.

Các thiết bị điện tử chiếm 35% chi phí của máy bay F35 Lightning II, nhiều hơn cả chi phí của chính động cơ, và chiếm 15% chi phí của động cơ Pratt & Whitney F135, có giá 20 triệu đô la. Đến những năm 2030, khi dự kiến các nhà thầu quốc phòng sẽ chế tạo F-47, họ sẽ chi hơn 40% trong tổng chi phí 300 triệu đô la của khung máy bay cho các thiết bị điện tử.

Điều này rất tốt. Chúng ta muốn thấy quá trình điện khí hóa này tiếp tục. Máy móc điện hoạt động tốt hơn với ít tác động đến môi trường hơn, mang lại cho chúng ta những khả năng mà động cơ đốt trong không thể, phù hợp hơn cho khả năng tự lái và đang tận dụng tối đa đường cong chi phí/hiệu suất sẽ tiếp tục mở rộng lợi thế.

Nhưng trong số nhiều thách thức được đề cập trong The Electric Slide, đặc biệt là liên quan đến sản xuất , có một thách thức lớn không kém đang hiện hữu trong nghiên cứu và phát triển các máy móc điện từ mới và tốt hơn: khả năng điện từ của chúng ta đang bị hạn chế bởi số lượng rất ít người thực sự hiểu cách thức hoạt động của chúng.

Có một lý do khiến kỹ thuật tần số vô tuyến (RF) — thực tiễn thiết kế phần cứng định hình và điều khiển sóng điện từ — thường được gọi là ma thuật đen . Có lẽ chỉ có khoảng mười người trên thế giới có thể cảm nhận sâu sắc về điện từ học, có thể hình dung trong tâm trí mình hình dạng nào sẽ tạo ra trường điện từ nào¹ . Tôi không phải là một trong số những người đó, nhưng tôi đã gặp họ. Tôi đang tuyển dụng họ vào công ty của mình, Arena Physica , và tôi đã học cùng trường với nhiều người trong số họ.

Trong lớp vật lý của tôi có một anh chàng mà giáo sư hỏi: "Các em có biết điều gì đặc biệt ở anh chàng này không?". Tất cả chúng tôi đều trả lời là không. "Anh chàng này suy nghĩ giống như một electron."

Ý ông ấy muốn nói là, nếu các electron có tri giác, chúng sẽ cảm nhận được tất cả các trường khác nhau đang tác động lên chúng. Các electron có lẽ sẽ có trực giác về cảm giác này, giống như cách chúng ta có trực giác về trọng lực, giống như cách chúng ta biết rằng khi thả một quả bóng, nó sẽ rơi xuống đất. Những người bạn của tổ tiên chúng ta không thể cảm nhận được trọng lực bằng trực giác đã không sống đủ lâu để sinh sản.

Một số ít người đã dành đủ thời gian nghiên cứu, thử nghiệm, thiết kế và mô phỏng các hệ thống điện từ để có thể cảm nhận chúng một cách trực quan, giống như trọng lực. Nhưng đối với phần lớn chúng ta, điện từ học hầu như vô hình.

Trong phần lớn lịch sử loài người, chúng ta không cần phải nhìn thấy vượt ra ngoài phổ ánh sáng nhìn thấy được để tồn tại. Và vì vậy chúng ta đã không làm như vậy. Những người bạn của tổ tiên chúng ta, những người đã lãng phí nguồn lực quý báu vào việc quan sát toàn bộ phổ sóng điện từ, cũng sẽ không sống sót để truyền lại những đặc điểm này.

Con người có thể nhìn thấy một phần nhỏ của quang phổ điện từ, phần "ánh sáng nhìn thấy" với bước sóng từ 400 nanomet (tím) đến 700 nanomet (đỏ). Chúng ta không nhìn thấy các bước sóng ngắn hơn (tia cực tím, tia X hoặc tia gamma) hoặc các bước sóng dài hơn (tia hồng ngoại, vi sóng hoặc sóng radio).

Điều này đã phục vụ chúng ta rất tốt. Cho đến khi điện từ học lên nắm quyền điều khiển thế giới.

Chúng ta có một nguồn năng lượng cơ bản mà chúng ta phụ thuộc rất nhiều, nhưng rất ít người trong chúng ta có thể làm việc với nó một cách tự nhiên. Điều này làm chậm tiến bộ công nghệ và hạn chế những gì chúng ta có thể tạo ra.

May mắn thay, trí tuệ nhân tạo không có những điểm mù giống chúng ta. Nó đặc biệt giỏi trong việc nhận diện các mô hình, tạo ra các mối liên hệ và hiểu được các mối phụ thuộc mà con người không nhất thiết phải trực quan nhận ra.

Vì lý do này, chúng tôi tin rằng máy tính sẽ hiểu về điện từ học tốt hơn chúng ta rất nhiều. Chúng ta sẽ có thể xây dựng một Mô hình Trường Lớn (LFM) — giống như một LLM có khả năng khái quát hóa trên nhiều ngôn ngữ, nhưng mô hình của chúng ta khái quát hóa trên toàn bộ lĩnh vực điện từ. Chúng ta sẽ có thể sử dụng LFM này để hiểu sóng điện từ và định hình chúng theo ý muốn của mình.

Đó là canh bạc lớn mà chúng tôi đang đặt cược tại Arena Physica. Để hiểu lý do tại sao chúng tôi lại làm vậy, trước tiên tôi muốn đảm bảo rằng bạn hiểu về điện từ học.

Giới thiệu ngắn gọn về điện từ học

Packy và Sam đã trình bày "Lịch sử ngắn gọn về điện từ học" trong chương trình "The Electric Slide" .

Tôi sẽ bổ sung thêm phần này với bài giới thiệu ngắn gọn về điện từ học. Tôi sẽ lồng ghép một số kiến thức lịch sử liên quan, nhưng mục tiêu chính là đảm bảo chúng ta có được sự hiểu biết cơ bản về điện từ học.

Có bốn lực cơ bản chi phối mọi thứ trong vũ trụ của chúng ta:

1. Lực lượng mạnh

2. Lực yếu

3. Trọng lực

4. Điện từ học

Lực mạnh và lực yếu hoạt động ở quy mô dưới nguyên tử. Lực mạnh liên kết các proton và neutron với nhau trong hạt nhân nguyên tử. Lực yếu cho phép phân rã phóng xạ và phản ứng tổng hợp hạt nhân.

Lực hấp dẫn là lực yếu nhất trong bốn lực cơ bản, yếu hơn lực điện từ khoảng ^10³⁶ lần. Tuy nhiên, nó lại chi phối ở quy mô vũ trụ. Nó chỉ hút, không bao giờ đẩy, điều đó có nghĩa là lực của nó cứ cộng dồn dần. Và nó tác động lên mọi hạt có khối lượng hoặc năng lượng. Nó cũng bí ẩn ở cấp độ cơ bản: lực hấp dẫn và lý thuyết lượng tử là những lý thuyết vô cùng mạnh mẽ về cách thế giới của chúng ta vận hành, nhưng về cơ bản chúng lại không tương thích. Đây vẫn là một trong những vấn đề chưa được giải quyết sâu sắc nhất trong vật lý. Nhưng chúng ta có một mối quan hệ mạnh mẽ, trực quan với lực hấp dẫn. Trong cuộc sống hàng ngày, chúng ta có thể cảm nhận được lực này.

Điện từ học là lực mà chúng ta tương tác trực tiếp nhất trong cuộc sống hàng ngày. Nó cũng là lực mà chúng ta đã công nghiệp hóa mạnh mẽ nhất. Nó chi phối ánh sáng, điện, từ tính và hóa học, về cơ bản là mọi thứ về cách vật chất hoạt động ở quy mô trên hạt nhân. Đó là lý do tại sao vật chất có cấu trúc, tại sao hóa học hoạt động và tại sao công nghệ hoạt động. Nó chịu trách nhiệm cho cấu trúc của nguyên tử (electron liên kết với hạt nhân), các liên kết giữa các phân tử, độ cứng của vật rắn và tất cả các công nghệ điện tử và truyền thông. Không giống như trọng lực, điện từ học có cả điện tích dương và âm, có nghĩa là nó có thể hút hoặc đẩy, và các tích tụ lớn có xu hướng tự trung hòa. Hiểu biết toán học của chúng ta về điện từ học cực kỳ chính xác: nó được mô tả bởi điện động lực học lượng tử (QED), lý thuyết được kiểm chứng chính xác nhất trong toàn bộ khoa học.

Tuy nhiên… bất chấp độ chính xác này, các hệ thống điện từ có thể rất khó hiểu. Chẳng hạn, kỹ thuật tần số vô tuyến (RF) nổi tiếng là một lĩnh vực bí ẩn. Bản chất phân bố dạng sóng của các trường ở một số tần số nhất định tạo ra những hiệu ứng trái ngược với trực giác được xây dựng từ lý thuyết mạch điện đơn giản.

Nhưng chúng ta hãy cố gắng phát triển trực giác của mình tốt nhất có thể.

Mọi lực đều mang năng lượng. Năng lượng điện từ tồn tại dưới dạng lượng tử mà chúng ta gọi là photon, các hạt ánh sáng, nhưng đối với hầu hết những gì chúng ta chế tạo — ăng-ten, radar, hệ thống thông tin liên lạc, mảng pha — thì dễ hiểu hơn nếu coi nó như sóng, xét về tần số, bước sóng và pha . Một photon có lượng năng lượng khác nhau tùy thuộc vào tần số của nó, điều này có thể được thấy trên phổ điện từ. Một photon năng lượng siêu cao sẽ giống như một máy ASML sản xuất chip bằng cách sử dụng tia cực tím (EUV). EUV có tần số rất, rất cao. Do đó, nó có năng lượng rất cao, và ngược lại, bước sóng rất ngắn. Khi bạn đi qua phổ nhìn thấy và đến phía bên kia, bạn sẽ đến vùng hồng ngoại, và năng lượng điện từ chuyển thành nhiệt. Sau đó, bạn đến với tần số vô tuyến (RF). Với RF, bạn có các photon năng lượng rất thấp. Nhưng thực chất tất cả các sóng điện từ đều tuân theo cùng một nguyên tắc. Năng lượng cao = tần số cao = bước sóng ngắn và ngược lại. ( Khám phá phổ điện từ tại đây .)

Bây giờ, hãy nghĩ về một lăng kính. Lăng kính là một vật thể hoặc một chất liệu xử lý các sóng điện từ tới — hay các photon khác nhau — theo những cách khác nhau. Vì vậy, nếu bạn là một photon đỏ, chiết suất của bạn, hay độ bẻ cong của nó, là một con số nhất định. Nếu bạn là một photon xanh, thì nó sẽ khác. Khi khúc xạ toàn bộ chùm tia, bạn sẽ thu được cầu vồng tuyệt đẹp ở phía bên kia của lăng kính.

Lăng kính là một ví dụ ban đầu về việc con người thao túng trường điện từ. Người ta nhận thấy rằng ánh sáng, khi đi qua thủy tinh hoặc tinh thể có hình dạng nhất định, sẽ tạo thành cầu vồng. Kể từ đó, chúng ta đã nghĩ ra nhiều cách để thao túng trường điện từ, trong đó cách quan trọng nhất cũng là cách đơn giản nhất.

Nếu người tiền sử phát hiện ra mình có thể điều khiển các electron, điều đầu tiên họ có thể làm là điều đơn giản nhất: bật electron, tắt electron. Bật, tắt. Một, không.

Thực tế, lăng kính phức tạp hơn nhiều so với công tắc bật/tắt. Nó tinh tế hơn, biểu cảm hơn, và hàm ý của nó mạnh mẽ hơn. Nhưng điện toán lại dựa trên ý tưởng của người tiền sử về việc bật/tắt công tắc.

Những chiếc máy tính đời đầu được chế tạo dựa trên ý tưởng đơn giản này: chúng sử dụng các công tắc cơ học gọi là rơle để tính toán. Khi kim loại chạm vào nhau, dòng điện chạy qua (1/bật). Khi chúng tách ra, dòng điện dừng lại (0/tắt).

Một vấn đề với các công tắc cơ học là khi bạn thường xuyên chuyển mạch trong không khí, không khí sẽ bị ion hóa và tạo ra những tia sét nhỏ có thể phóng qua khe hở và tạo ra hồ quang. Những hồ quang này có thể làm cho "mạch" của bạn hoạt động không ổn định. Đôi khi nó đáng lẽ phải chuyển mạch, nhưng lại không.

Vấn đề khác là chúng rất chậm. Chính sự ra đời của công tắc điện tử đã mở ra con đường giúp chúng ta có thể chế tạo các bộ xử lý hoạt động ở tốc độ Ghz ( ^10⁹ chu kỳ mỗi giây).

Vì vậy, chúng ta đã phát minh ra ống chân không² . Chúng loại bỏ không khí. Không có bầu khí quyển, nên không có hiện tượng phóng điện hồ quang. Nhưng ống chân không rất dễ vỡ, tiêu thụ nhiều điện năng và không thể sản xuất với số lượng lớn. Bước đột phá lớn là chất bán dẫn, những vật liệu như silicon có thể điều khiển được khả năng dẫn điện của chúng. Chúng có thể được chế tạo để dẫn điện hoặc không dẫn điện (do đó gọi là chất bán dẫn) dựa trên điện áp đặt vào. Chất bán dẫn đã cho phép chuyển đổi từ cơ khí sang kỹ thuật số, và nó đã mang đến cho chúng ta transistor, là những thiết bị silicon nhỏ xíu có thể bật hoặc tắt bằng điện áp. Điều này đã mang đến cho chúng ta Định luật Moore, từ đó mang đến cho chúng ta logic Boolean, và cuối cùng mang đến cho chúng ta mọi thứ trong điện toán hiện đại. Chính sự đổi mới độc đáo đó, transistor, đã tạo ra hầu hết những tiến bộ công nghệ của chúng ta trong bảy mươi năm qua.

Nhưng nếu bạn đọc bài báo năm 1965 của Gordon Moore , bài báo mà ông mô tả điều sau này được biết đến với tên gọi Định luật Moore, bạn sẽ thấy rằng chỉ có nửa đầu là về silicon kỹ thuật số; nửa sau là về silicon tương tự.

Trước đây chẳng ai để ý đến phần analog, nhưng tôi nghĩ ngày nay nó còn hấp dẫn hơn cả phần kỹ thuật số.

Silicon kỹ thuật số hoạt động dựa trên việc chuyển mạch: transistor bật hay tắt, dẫn điện hay không, một hay không. Tất cả các cổng logic, tất cả các phép tính đều bắt nguồn từ nền tảng nhị phân đó. Nó mạnh mẽ, nhưng như chúng ta đã thảo luận, nó cũng là điều đơn giản nhất có thể làm với một electron. Đó là toán học nguyên thủy.

Công nghệ silicon tương tự (analog silicon) hướng đến việc định hình . Thay vì chỉ bật/tắt, bạn đang đặt câu hỏi: điều gì sẽ xảy ra nếu tôi có thể bẻ cong sóng điện từ? Điều gì sẽ xảy ra nếu tôi có thể dẫn hướng, điều chỉnh hướng, hấp thụ nó ở các tần số cụ thể và phản xạ nó ở các tần số khác? Trên thực tế, đó là các mạch tiền khuếch đại RF, ăng-ten, bao bì và bảng mạch in (PCB) hoạt động như một vật thể điện từ thống nhất duy nhất.

Thế giới cũng vận hành theo cách tương tự. Thế giới là thế giới analog. Thế giới không hoạt động dựa trên các số 0 và 1, mà hoạt động trong dải liên tục nằm giữa chúng. Ngay cả khi tất cả các phép tính được thực hiện bằng kỹ thuật số, bạn vẫn cần phải xử lý các tín hiệu analog và định hình sóng khi cần tương tác với thế giới thực (ví dụ: thu âm bằng micro, phát âm thanh bằng loa, gửi tín hiệu không dây qua không khí, truyền ánh sáng trên cáp quang).

Bạn còn nhớ lăng kính chứ? Đó chính là nguyên lý hoạt động của silicon tương tự, nhưng áp dụng cho tất cả các tần số điện từ, chứ không chỉ ánh sáng nhìn thấy. Thay vì dùng thủy tinh bẻ cong ánh sáng, bạn có thể sử dụng các dây dẫn được định hình cẩn thận và in trên silicon để bẻ cong, định hướng và định hình sóng điện từ.

Đây là lúc chúng ta rời khỏi lĩnh vực tính toán xác định và bước vào thế giới của ma thuật đen.

Hãy thử điều này tại nhà

Đây là một thí nghiệm. Bạn có thể thử làm tại nhà.

Danh sách vật liệu: DÂY ĐỒNG , LA BÀN , PIN .

Lấy một sợi dây đồng, nối nó với một cục pin, và cho dòng điện chạy thẳng qua nó. Từ trường mà nó tạo ra sẽ bao quanh sợi dây theo hình xoắn ốc. Bạn có thể xác nhận điều này bằng cách đặt một chiếc la bàn gần đó và quan sát kim la bàn lệch vuông góc với sợi dây.

Bây giờ, hãy cuộn cùng một sợi dây đó thành hình lò xo (một ống dây) bằng cách quấn nó quanh một cây bút chì hoặc một con vít khoảng 10-15 lần. Cho dòng điện chạy qua. Từ trường sẽ hoàn toàn khác: thay vì quấn quanh dây dẫn, nó sẽ xuyên thẳng qua tâm của cuộn dây. Cùng một sợi dây, cùng một dòng điện. Nhưng hình dạng khác nhau dẫn đến từ trường hoàn toàn khác biệt.

Đây là nguyên lý cơ bản của điện từ học: hình học quyết định hành vi . Mỗi ăng-ten, radar hay tấm mảng pha chỉ là một phiên bản tinh vi hơn của nguyên lý này. Tìm được hình dạng phù hợp, và bạn có thể khiến các trường điện từ thực hiện hầu hết mọi thứ.

Để hiểu tại sao hình dạng lại quan trọng đến vậy, hãy xem xét điều gì xảy ra khi một sóng điện từ tác động lên một vật dẫn.

Chất dẫn điện đặc biệt vì nó có các electron tự do. Các electron tự do không bị khóa vào mạng tinh thể như trong chất cách điện, mà thay vào đó chúng di chuyển tự do trong cái mà các nhà vật lý gọi là "biển electron". Khi một photon (sóng điện từ) va chạm với biển electron này, các electron bắt đầu chuyển động theo. Chúng dao động cùng với sóng.

Về cơ bản, đó là cách hoạt động của một ăng-ten. Chiếc ăng-ten truyền hình cong cũ trên mái nhà của ông bà bạn được thiết kế đặc biệt để thu sóng UHF phát từ một đài truyền hình ở xa. Sóng điện từ truyền qua khí quyển sẽ tác động vào ăng-ten, kích thích các electron trong kim loại, và những electron dao động đó sẽ truyền xuống dây dẫn vào TV của bạn dưới dạng tín hiệu.

Tín hiệu đó mang thông tin, giống như hình ảnh được mã hóa của chương trình I Love Lucy , được nén thành các mẫu dao động điện từ, phát sóng qua không khí, được ăng-ten của bạn hấp thụ, và được TV của bạn giải mã. Nếu bạn lùi lại và suy nghĩ về điều này, toàn bộ chuỗi này hoàn toàn vô lý. Chúng ta truyền tải hình ảnh chuyển động qua không khí bằng sóng vô hình. Và việc biến những sóng đó trở lại thành hình ảnh hoàn toàn phụ thuộc vào hình dạng của sợi dây.

Về cơ bản, radar hoạt động theo cách tương tự, chỉ khác là nó mạnh hơn và hoạt động ngược chiều.

Thế chiến II đã thúc đẩy sự phát triển của radar. Nó cũng cho chúng ta thấy chúng ta cần nó đến mức nào. Phe Đồng minh bị đánh tan tác và cần theo dõi các mối đe dọa đang đến. Họ đã chuyển sang sử dụng radar, thứ đã phát triển nhanh chóng nhờ chiến tranh. Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, Heinrich Hertz (nổi tiếng với đơn vị Hz) đã chứng minh rằng sóng radio có thể phản xạ từ các vật thể. Một số nhà vật lý cũng nhận thấy rằng tín hiệu radio hoạt động kỳ lạ khi có tàu thuyền hoặc các vật thể khác ở gần. Trong suốt những năm 1920 và đầu những năm 1930, các nhà khoa học ở Mỹ, Anh, Đức, Pháp, Liên Xô, Ý và Nhật Bản đều thử nghiệm sử dụng tiếng vọng radio để phát hiện các vật thể.

Năm 1935, một người Anh tên là Robert Watson-Watt (không có quan hệ gì với động cơ hơi nước Watts) đã đề xuất và sau đó chứng minh một hệ thống phát hiện máy bay thực tế sử dụng sóng radio xung. Điều này dẫn đến mạng lưới cảnh báo sớm Chain Home dọc theo bờ biển nước Anh. Chain Home đã đi vào hoạt động ngay từ đầu Thế chiến II và cung cấp cho Không quân Hoàng gia Anh những cảnh báo sớm rất hiệu quả trong Trận chiến nước Anh, đến mức nó thường được coi là yếu tố then chốt trong việc ngăn chặn cuộc xâm lược của Đức. Hoa Kỳ đã tiếp tục phát triển công nghệ này muộn hơn một chút, nhờ vào việc chuyển giao công nghệ từ Anh, và đã mở rộng khả năng cũng như sản xuất của công nghệ này. Tại Mỹ, Alfred Loomis đã dẫn đầu các nỗ lực nghiên cứu tại Tuxedo Park 3 và giúp thành lập Phòng thí nghiệm Rad của MIT, nơi đã phát triển radar điều khiển hỏa lực, radar trên không và radar dẫn đường. Đức cũng xây dựng các hệ thống song song, thúc đẩy sự phát triển công nghệ theo những hướng khác nhau.

Thay vì nhận tín hiệu phát sóng, radar phát ra một chùm tia trên nhiều bước sóng, chờ cho chùm tia phản xạ từ một vật thể (như máy bay ném bom), và sau đó lắng nghe tiếng vọng. Nếu vật thể đủ lớn và đủ gần, bạn có thể phát hiện ra nó.

Nhưng để quét toàn bộ bầu trời, bạn cần hướng chùm tia của mình theo nhiều hướng khác nhau. Vào những năm 1940, điều đó có nghĩa là phải xoay một ăng-ten parabol lớn. Bạn cần các động cơ cơ khí để làm điều đó. Một hệ thống gimbal cơ khí xoay một ăng-ten khổng lồ.

Phương pháp này có hiệu quả, nhưng rõ ràng là có những hạn chế. Thứ nhất, các bộ phận chuyển động dễ bị hỏng. Thứ hai, ăng-ten chỉ có thể quay với tốc độ nhất định. Ngày nay, các vệ tinh Starlink cần cập nhật hướng của chúng nhiều lần mỗi giây, vì chúng đang di chuyển với tốc độ 7,6 km/giây. Hãy thử làm điều đó bằng cơ học và với 5.000 chùm tia đồng thời xem sao.

Đây là lúc phần thứ hai trong bài báo năm 1965 của Moore trở nên quan trọng. Moore nhận ra rằng bạn có thể sử dụng bóng bán dẫn để giải quyết vấn đề đĩa quay. Thay thế chuyển động cơ học bằng hệ thống điều khiển điện tử.

Điểm mấu chốt là sự giao thoa mang tính xây dựng và phá hủy , hiện tượng tương tự như khi những gợn sóng trên mặt ao gặp nhau và khuếch đại hoặc triệt tiêu lẫn nhau.

Hãy tưởng tượng bạn có một lưới các ô ăng-ten nhỏ thay vì một chiếc ăng-ten lớn duy nhất, giống như bàn cờ mà mỗi ô vuông là một ăng-ten nhỏ. Mỗi ô có thể phát ra một tín hiệu. Mỗi ô là toàn bộ cấu trúc giao diện RF và ăng-ten trải rộng trên chip/gói/PCB, hoạt động như một vật thể điện từ duy nhất, toàn diện. Bây giờ, nếu bạn bắt đầu phát tín hiệu từ ô bên trái nhất trước, sau đó đến ô tiếp theo một chút sau đó, rồi đến ô tiếp theo nữa, và cứ thế tiếp tục, các sóng từ mỗi ô sẽ giao thoa với nhau. Nếu căn chỉnh thời gian chính xác, chúng sẽ giao thoa tăng cường theo một hướng cụ thể, tạo ra hiệu ứng của một chùm tia duy nhất, tập trung hướng về phía bạn muốn.

Thay đổi kiểu định thời, và chùm tia sẽ chiếu vào một vị trí khác. Bạn có thể thay thế các bộ phận chuyển động bằng mạch logic tương tự và kỹ thuật số để điều khiển thời điểm mỗi ô được kích hoạt.

Đây được gọi là mảng pha . Và đó là cách radar hiện đại hoạt động. Nếu bạn muốn hiểu rõ hơn bằng cách thực hành, chúng tôi đã xây dựng một trình mô phỏng nhỏ ở đây .

Hệ thống radar trên máy bay F-35 được gọi là AESA (Active Electronically Scanned Array). Không có bộ phận nào của nó chuyển động. Nó chỉ là một lưới các tấm bán dẫn, và "chùm tia" quét ngang bầu trời hoàn toàn dựa vào thời gian. Đó cũng là cách hoạt động của Starlink. Mỗi thiết bị đầu cuối Starlink có 1.280 tấm silicon tạo chùm tia này. Đó là lý do tại sao bạn có thể mua một tấm phẳng với giá 300 đô la mà trước đây cần đến một ăng-ten parabol quay trị giá hàng triệu đô la.

Chuyện gì đang xảy ra trên những viên gạch đó vậy?

Hãy nhớ: silicon kỹ thuật số hoạt động dựa trên việc các bóng bán dẫn bật và tắt. Nhưng các ô trong mảng pha định hình trường điện từ thông qua hình dạng vật lý của chúng.

Hãy nhớ lại ăng-ten truyền hình, một sợi dây uốn cong được tạo hình đặc biệt để thu các tần số nhất định. Hãy tưởng tượng bạn có thể in hình dạng đó lên một con chip silicon, từng lớp một, đặt các đường dẫn bằng đồng theo các hình dạng cụ thể, tạo ra các cấu trúc tương tác với sóng điện từ theo những cách chính xác.

Trên một lớp, bạn có thể thấy một hình xoắn ốc. Trên lớp tiếp theo, là một lưới. Trên lớp tiếp theo nữa, là thứ gì đó trông giống như mã QR. Xếp chồng chúng lên nhau bằng các kết nối nhỏ giữa các lớp gọi là vias, và bạn đã tạo ra một cấu trúc ba chiều có thể phát ra, nhận, hấp thụ và phản xạ sóng điện từ ở các tần số và hướng cụ thể, mà bạn hoàn toàn có thể kiểm soát.

Thực chất, một tấm mảng pha là một tác phẩm điêu khắc 3D bằng đồng và silicon, được thiết kế sao cho các electron tạo ra chính xác trường điện từ mong muốn khi chúng di chuyển qua.

Tại sao việc này lại khó xây dựng đến vậy?

Việc tạo ra một trường điện từ theo ý muốn của bạn hoàn toàn phụ thuộc vào hình học, nghĩa là phụ thuộc vào các hình dạng. Nhưng làm sao bạn biết nên tạo ra những hình dạng nào?

Với silicon kỹ thuật số, các quy tắc tương đối đơn giản. Transistor chỉ có hai trạng thái: bật hoặc tắt. Bạn có thể mô phỏng hàng tỷ transistor với độ chính xác tuyệt đối. Vấn đề thiết kế nằm ở việc định tuyến và định thời, nhưng các nguyên lý vật lý lại khá ổn định.

Silicon tương tự thì khác. Vật lý của nó là vật lý sóng, và sóng hoạt động theo những cách trái ngược với trực giác của chúng ta .

Ở tần số quang học (cao), chúng ta thường dựa vào trực giác về "quang học tia sáng"; ánh sáng chủ yếu truyền theo đường thẳng, phản xạ và khúc xạ, và bạn có thể coi các thành phần của nó là khá cục bộ.

Ở dải tần RF, bước sóng đủ lớn để toàn bộ thiết bị của bạn trở thành một phần của mạch điện. Trường điện từ truyền vào vỏ thiết bị, mạch in, ốc vít, gạch ốp tường gần đó… Mọi thứ đều tương tác với nhau. Đó là lý do tại sao RF giống như một loại ma thuật đen, và tại sao bạn phải mô phỏng toàn bộ vật thể để dự đoán hiệu suất của nó.

Ví dụ, khi thiết kế một module Starlink, bạn không thể chỉ mô phỏng module đó một cách riêng lẻ. Sóng điện từ phát ra từ nó sẽ tương tác với toàn bộ thiết bị Starlink: vỏ kim loại, các module khác, giá đỡ, cấu trúc hỗ trợ. Bạn phải mô phỏng toàn bộ hệ thống cùng một lúc.

Đây là lý do tại sao không có công cụ tự động nào cho thiết kế mạch tương tự. Mạch kỹ thuật số có thể được "tổng hợp" từ mã; một nhà thiết kế kỹ thuật số có thể viết mã "RTL" mô tả cách hoạt động của mạch kỹ thuật số của mình. Sau đó, có các công cụ có thể đọc mã và "biên dịch" nó thành chip. Nhưng không có công cụ nào như vậy tồn tại cho thiết kế tương tự. Không có "ô tiêu chuẩn" nào cho mạch tương tự, không có thiết kế tương tự tiêu chuẩn, không có khối xây dựng tiêu chuẩn. Mọi thứ tương tác với mọi thứ.

Đó là lý do tại sao không có ARM cho silicon analog 4. Không có công ty nào có thể bán "IP", tức là các thiết kế mạch tiêu chuẩn hóa, cho nhiều khách hàng với lợi nhuận cao - vì không có mạch tiêu chuẩn nào như vậy tồn tại. Mỗi hệ thống mới đều khác nhau, và do đó, mỗi khách hàng mới đều có những nhu cầu khác nhau.

ARM có thể thiết kế một con chip hoạt động được trên bất kỳ điện thoại nào vì chip kỹ thuật số là dạng tựcontained (tự chứa). Nhưng một tấm ăng-ten mảng pha tương tự được thiết kế cho thiết bị đầu cuối Starlink sẽ không hoạt động trên một vệ tinh khác. Mô hình nhiễu sẽ hoàn toàn khác nhau!

Và các công cụ mô phỏng thì chậm . Các phương trình điều khiển trường điện từ được gọi là phương trình Maxwell , bốn phương trình vi phân riêng phần nổi tiếng là khó giải.

Chúng chỉ là các phương trình thôi. Có vấn đề gì chứ?

Nếu sóng điện từ có tần số cao hơn, nó sẽ "giống hạt" hơn — một cách trực quan, nó giống như một quả bóng — bạn biết vị trí của nó và nó bật ra khỏi các vật thể một cách gọn gàng. Nếu quả bóng ở một góc, nó không ảnh hưởng đến bất cứ thứ gì ở góc khác. Khi bước sóng điện từ dài hơn (thành tần số vô tuyến), chúng trở nên giống sóng hơn, và hạt bị "phân tán" ra. Các sóng bắt đầu giao thoa với nhau rất nhiều, giống như những gợn sóng trên mặt ao. Chúng có thể mạnh lên hoặc triệt tiêu lẫn nhau.

Vì vậy, nếu bạn là NVIDIA và bán chip tần số cao trong các hộp, bạn có thể bán một sản phẩm duy nhất. Bạn có thể thiết kế một GPU và bán nó cho tất cả mọi người. Không có sự khác biệt giữa việc Hải quân lắp đặt chip của bạn lên tàu chiến hay Sony lắp đặt nó vào máy chơi game Playstation. Tất cả họ đều có thể mua chip và cắm vào. Nhưng, ví dụ, nếu bạn đang mua các linh kiện cho một hệ thống mảng pha, bạn phải mô hình hóa toàn bộ hệ thống, bởi vì nó là loại 2, chứ không phải loại 1. Một thiết kế cho tàu chiến của Hải quân sẽ không hoạt động trong thiết bị đầu cuối Starlink. Trường điện từ tương tác với mọi thứ xung quanh chúng—vỏ kim loại, cấu trúc lắp đặt, các linh kiện gần đó. Thay đổi môi trường, và bạn cần một thiết kế hoàn toàn mới. Mọi thứ trở thành một vấn đề dịch vụ tùy chỉnh bị giới hạn bởi số lượng chuyên gia hiếm hoi và mô phỏng.

Tóm lại, các thuật toán giải rất chậm, ngay cả với siêu máy tính hoặc các chương trình như Ansys , bởi vì các phương trình rất khó giải và đòi hỏi chuyên môn cao. Lý do các phương trình rất khó là do điều kiện biên (các cạnh, nơi mà phép tính vi phân trơn tru không còn hiệu quả), ví dụ, một cạnh kim loại sắc nhọn có thể gây ra vấn đề bằng cách tạo ra sự phản xạ điện từ mạnh khiến các trường tập trung theo những cách không ngờ tới.

Việc chạy mô phỏng đầy đủ một thiết kế đề xuất có thể mất hàng giờ hoặc thậm chí nhiều ngày. Đây là một ví dụ về vòng lặp thiết kế: đưa ra dự đoán tốt nhất về hình dạng, chờ hàng giờ để mô phỏng, phát hiện ra rằng nó không hoàn toàn phù hợp, điều chỉnh hình dạng, lại chờ hàng giờ nữa. Khi hợp tác với các chuyên gia trong lĩnh vực, chúng tôi chứng kiến mỗi lần lặp mô phỏng với các công cụ cũ mất cả tuần. Chừng đó "số lần thử thành công" là không đủ để phát triển Siêu trí tuệ điện từ.

Thiết kế RF không thể thực hiện bằng phương pháp tính toán vét cạn. Không gian tìm kiếm là vô hạn và mỗi lần đánh giá mất quá nhiều thời gian.

Hãy xem xét một mạch hai lớp đơn giản, trong đó mỗi pixel trong lưới 64×64 có thể là kim loại hoặc chất điện môi. Như vậy đã có khoảng 2 ^64x64 , hay 10 ^1.233 cấu hình khả thi cho một linh kiện nhỏ duy nhất. Rõ ràng, toàn bộ lịch sử thiết kế tần số vô tuyến của con người mới chỉ khám phá một phần cực kỳ nhỏ trong không gian đó. Hãy xem bạn có thể nghĩ ra bao nhiêu cấu hình như vậy .

Việc định hướng trong không gian tìm kiếm này đòi hỏi trực giác . Bạn cần một người có thể nhìn vào mẫu trường mong muốn và chỉ cần... cảm nhận xem hình dạng nào có thể tạo ra nó.

Những người có khả năng này đã dành hàng thập kỷ để tích lũy cảm nhận về cách các electron di chuyển qua các cấu trúc, cách trường điện từ uốn cong quanh các góc, và cách sóng giao thoa. Họ có thể vẽ một hình xoắn ốc trên bảng trắng và cho bạn biết大致 tần số nào nó sẽ phát ra mạnh và tần số nào nó sẽ hấp thụ. Tuy nhiên, ngoại trừ người bạn cùng lớp của tôi có khả năng nhìn như một electron, trực giác này không phải là bẩm sinh ngay cả đối với một số ít người đặc biệt. Họ có được nó một cách cần mẫn qua nhiều năm sự nghiệp. Bởi vì, không giống như trọng lực, chưa bao giờ có áp lực tiến hóa nào để hiểu các trường điện từ nằm ngoài phổ nhìn thấy được. Chúng ta không cảm nhận được chúng. Chúng vô hình đối với chúng ta.

Tôi quan sát con gái nhỏ của mình khám phá thế giới. Con bé đã có trực giác về cơ học. Con bé biết rằng nếu lăn một chiếc cốc xuống khỏi bàn, nó sẽ vỡ. Con bé không có trực giác về điện từ học, điều này có lẽ là do di truyền. 99,99% người không có khả năng này.

Việc chúng ta có thể điều khiển sóng điện từ phục vụ mục đích của mình đến mức độ như hiện nay quả là một điều kỳ diệu. Nhưng thế giới ngày càng trở nên điện từ hơn, và chúng ta sẽ cần đến nhiều hình dạng sóng hơn nữa.

Điều đó có nghĩa là chúng ta cần xây dựng một thứ gì đó có trực giác về điện từ học.

AlphaGo dành cho Điện từ học

Năm 2016, AlphaGo của DeepMind đã đánh bại Lee Sedol, một trong những kỳ thủ cờ vây vĩ đại nhất trong lịch sử.

Khoảnh khắc để lại ấn tượng sâu sắc nhất với mọi người là ở ván 2, nước đi thứ 37.

Lời bình luận của các chuyên gia thường diễn ra như sau: “Đó là một sai lầm.” Rồi: “Thật ngu ngốc.” Rồi: “Đó là một nước đi rất kỳ lạ.” Và cuối cùng: “Thật đẹp. Thật tao nhã.”

AlphaGo đã làm một điều mà không một người nào dám thử, một nước đi phi thường đến mức những kỳ thủ giỏi nhất thế giới ban đầu cho rằng đó là một sai lầm. Nhưng nó đã hiệu quả. Cỗ máy đã khám phá ra một chiến lược mà con người, dù đã chơi cờ vây hàng nghìn năm, vẫn chưa từng tìm ra.

Điều gì đã giúp AlphaGo ra đời? Có hai yếu tố. Thứ nhất, cờ vây có luật chơi rõ ràng và trình mô phỏng hoàn hảo. Bạn luôn biết chính xác tình trạng bàn cờ và những nước đi nào hợp lệ. Thứ hai, do những hạn chế này, máy tính có thể chơi hàng triệu ván cờ với chính nó rất nhanh chóng. AlphaGo đã học hỏi bằng cách chơi nhiều ván cờ vây hơn tất cả con người trong lịch sử cộng lại.

Chúng tôi muốn làm điều mà AlphaGo đã làm cho cờ vây — nhưng là cho vật lý. Điều gì sẽ xảy ra nếu chúng ta có thể xây dựng một hệ thống chơi hàng triệu "ván cờ" thiết kế điện từ và phát triển trực giác mà con người đơn giản là không thể có được?

Rõ ràng có một trở ngại giữa chúng ta và giấc mơ đó. AlphaGo hoạt động được vì cờ vây là một mô phỏng hoàn hảo. Bạn biết chính xác điều gì xảy ra khi bạn đặt một quân cờ lên bàn cờ. Nhưng vật lý phức tạp hơn, và các trình mô phỏng thì chậm. Các phương trình Maxwell cần hàng giờ để giải. Bạn không thể "chơi một triệu ván cờ" chỉ sau một đêm.

Vì vậy, trước tiên chúng ta cần phải xây dựng trình mô phỏng.

Mô hình nền tảng EM mà chúng tôi đã xây dựng và tiếp tục mở rộng chính là trình mô phỏng cho vật lý EM.

Điểm khởi đầu cho những gì chúng tôi đã xây dựng được gọi là mô hình thay thế thần kinh (neural surrogate ). Ý tưởng rất đơn giản: thay vì giải các phương trình Maxwell từ đầu mỗi lần (rất chậm), bạn huấn luyện một mạng thần kinh để xấp xỉ các nghiệm (rất nhanh). Nó giống như sự khác biệt giữa việc tính sin của một góc bằng tay so với việc tra cứu trong bảng, ngoại trừ "bảng" ở đây là một mạng thần kinh có thể nội suy ra các góc mà bạn chưa từng thấy trước đây.

Các phần mềm mô phỏng vật lý truyền thống hoạt động bằng phương pháp vét cạn. Chúng chia không gian thành những phần nhỏ, áp dụng các phương trình tại mỗi điểm và lặp lại cho đến khi tìm ra lời giải hội tụ. Phương pháp này chính xác, nhưng một lần mô phỏng có thể mất hàng giờ.

Nhưng những gì chúng tôi đang xây dựng còn vượt xa một mô hình thay thế thông thường. Hầu hết các mô hình thay thế trong vật lý đều khá hẹp: được huấn luyện để xấp xỉ một trình mô phỏng cụ thể cho một lớp bài toán cụ thể. Mô hình của Arena Physica học trực tiếp mối quan hệ giữa hình dạng và trường, cho phép nó khái quát hóa. Nó không phải là một máy tính nhanh hơn (thực chất nó không phải là máy tính). Mô hình thay thế dựa trên mạng nơ-ron đang học cú pháp của vật lý. Giống như GPT đã học "logic" của ngôn ngữ, mô hình của chúng tôi đang học "logic" của trường. Chỉ cần cho nó xem đủ ví dụ về "hình dạng này tạo ra mô hình trường này", nó sẽ học cách dự đoán các mô hình mới cho các hình dạng mới gần như ngay lập tức. Chúng ta đang nói về tốc độ tăng gấp 18.000 lần, từ hàng giờ xuống còn mili giây.

Nếu bạn đọc kỹ, bạn có thể tự nghĩ: dĩ nhiên bạn có thể làm nhanh hơn nếu chỉ đang cố gắng tìm ra câu trả lời gần đúng chứ không phải lời giải hoàn hảo.

Bắt được điểm hay đấy. Đây chính là nơi điều kỳ diệu xảy ra.

Khi tìm kiếm những thiết kế tốt, tốc độ và định hướng quan trọng hơn độ chính xác.

Hãy nghĩ về cách một kỹ sư RF giàu kinh nghiệm thực sự làm việc. Họ sử dụng trực giác để lọc ra những ý tưởng có thể không hiệu quả và để hình thành sơ bộ những ý tưởng khả thi. Sau đó, họ tiến hành mô phỏng. Họ đưa ra những đánh giá nhanh chóng, gần đúng để quyết định nên đầu tư thời gian mô phỏng chậm rãi, chính xác của mình vào đâu.

Mô hình của Arena Physica thực hiện việc lọc tương tự, nhưng nhanh hơn nhiều. Nó không cần phải cho bạn biết chính xác một hình dạng sẽ hoạt động tốt như thế nào. Nó cần cho bạn biết mỗi hình dạng sẽ hoạt động như thế nào so với những hình dạng khác. "Đủ tốt cho tìm kiếm" là một tiêu chuẩn thấp hơn nhiều so với "đủ tốt cho xuất bản".

Tốc độ cho phép chúng ta đảo ngược vấn đề. Thay vì hỏi "hình dạng này tạo ra trường nào?", chúng ta có thể hỏi "hình dạng nào tạo ra trường này?". Đó chính là thiết kế tạo sinh . Chúng ta chỉ định những gì mình muốn, ví dụ, một ăng-ten phát mạnh ở tần số 28 GHz nhưng loại bỏ nhiễu ở các tần số lân cận. Hệ thống sử dụng trạng thái mong muốn của chúng ta để tạo ra các hình dạng có thể đạt được mục tiêu đó.

Sau đó, chúng tôi ghép hai mô hình trong một vòng lặp: một mô hình tạo ra các thiết kế và một mô hình đánh giá chúng 5 .

Máy tạo đề xuất một loạt các hình dạng, nhiều trong số đó rất kỳ lạ, quái dị, những thứ mà không một con người nào có thể nghĩ ra. Di chuyển 37 hình dạng. Bộ