Acoustic metamaterial (AMM) inverse design is particularly challenging for broadband target responses due to acoustic dispersion: a structure that matches the desired response at one frequency may deviate at others, and modifying geometry to improve one sub-band often perturbs neighboring sub-bands. Yet existing broadband inverse-design approaches are either constrained by predefined templates, or rely on image representations that fail to preserve the geometric precision and structural connectivity required by acoustic structures. We present MetaSeq, a physics-guided, sequence-based generative framework for acoustic metamaterial inverse design. At its core, MetaSeq introduces a language that represents each AMM as a structured sequence, rather than as a pixel grid or fixed template. This representation preserves precise geometry, explicitly encodes connectivity, and casts inverse design as a sequence-to-sequence task from target response to structure sequence. MetaSeq further constructs a balanced, high-fidelity dataset with efficient calibration and complexity-based sampling. To address the one-to-many nature of inverse design, MetaSeq combines supervised pretraining with reinforcement learning fine-tuning guided by a physics-based solver and validity checker. Extensive evaluations against COMSOL and five baselines show that MetaSeq reduces response error by 45% over the best baseline.


翻译:声学超材料逆向设计在宽带目标响应中面临特殊挑战,这源于声学色散效应:在某个频率匹配目标响应的结构可能在其它频率出现偏离,而调整几何形状优化某个子频段时常会扰动相邻子频段。现有宽带逆向设计方法要么受限于预定义模板,要么依赖无法保持声学结构所需几何精度和结构连通性的图像表示。我们提出MetaSeq——一种基于物理引导的序列生成框架用于声学超材料逆向设计。其核心创新在于引入了一种语言,将每个声学超材料表示为结构化序列而非像素网格或固定模板。这种表示方式既能保留精确几何信息,又能显式编码结构连通性,并将逆向设计转化为从目标响应到结构序列的序列到序列任务。MetaSeq进一步通过高效校准和基于复杂度的采样构建平衡的高保真数据集。针对逆向设计的一对多特性,MetaSeq结合了监督预训练与基于物理求解器和有效性校验器引导的强化学习微调。与COMSOL及五种基线方法的广泛评估表明,MetaSeq相比最优基线将响应误差降低了45%。

0
下载
关闭预览

相关内容

数学上,序列是被排成一列的对象(或事件);这样每个元素不是在其他元素之前,就是在其他元素之后。这里,元素之间的顺序非常重要。
从图像去噪到成像逆问题的正则化:综述
专知会员服务
14+阅读 · 2025年9月4日
超材料的智能设计研究进展
专知会员服务
14+阅读 · 2025年2月21日
逆优化: 理论与应用
专知会员服务
38+阅读 · 2021年9月13日
【ICML2020】通过神经引导的A*搜索学习逆合成设计
专知会员服务
19+阅读 · 2020年8月18日
【材料课堂】TEM复杂电子衍射花样的标定原理
材料科学与工程
39+阅读 · 2019年4月12日
近期声学领域前沿论文(No. 3)
深度学习每日摘要
24+阅读 · 2019年3月31日
视频生成的前沿论文,看我们推荐的7篇就够了
人工智能前沿讲习班
34+阅读 · 2018年12月30日
【好文解析】ICASSP最佳学生论文:深度对抗声学模型训练框架
中国科学院自动化研究所
13+阅读 · 2018年4月28日
一文概览基于深度学习的超分辨率重建架构
图像降噪算法介绍及实现汇总
极市平台
26+阅读 · 2018年1月3日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年6月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
最新内容
分层反无人机系统发展新趋势
专知会员服务
5+阅读 · 9月3日
何为协作武器?
专知会员服务
9+阅读 · 9月1日
《理解认知战:超越信息》
专知会员服务
13+阅读 · 9月1日
美国战争部在GenAI.mil上推出OpenAI的ChatGPT Mil
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
人工智能赋能军事维护:重新定义国防战备
专知会员服务
5+阅读 · 8月31日
《美陆军野战手册(2026年):特种部队》
专知会员服务
8+阅读 · 8月31日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2017年6月30日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2016年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员