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非参数化 MEMS 结构设计的深度学习
Microsystems & Nanoengineering ( IF 7.3 ) Pub Date : 2022-08-29 , DOI: 10.1038/s41378-022-00432-9
Ruiqi Guo 1 , Fanping Sui 1 , Wei Yue 1 , Zekai Wang 2 , Sedat Pala 1 , Kunying Li 3 , Renxiao Xu 1 , Liwei Lin 1
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MEMS 器件的几何设计可以深刻影响其物理特性和最终性能。然而,对于研究人员来说,理性地考虑大量可能的设计是一项挑战,因为使用数值模拟研究所有这些情况将非常耗时且耗费资源。在本文中,我们报告了使用深度学习技术通过快速准确地预测具有截然不同几何特征的众多设计候选者的物理特性来加速 MEMS 设计周期。使用像素化黑白图像以非参数化、拓扑不受约束的形式表示设计候选。经过充分的训练,深度神经网络可以快速准确地计算感兴趣的物理特性,而无需使用有限元分析等传统数值工具。例如,我们将深度学习方法应用于预测圆盘形微型谐振器的模态频率和品质因数。通过合理的训练,我们的深度学习神经网络成为一个高速、高精度的计算器:它可以识别弯曲模式频率和品质因数 4.6 × 10分别比传统数值模拟包快3倍和 2.6 × 10 4倍,准确度分别为 98.8 ± 1.6% 和 96.8 ± 3.1%。当同时预测频率和品质因数时,在设计过程中可以节省高达 ~96.0% 的总计算时间。所提出的技术可以快速筛选数千个设计候选者,并促进无经验和数据驱动的 MEMS 结构设计。





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更新日期:2022-08-29
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