«Когда компьютеры используются должным образом и на начальном этапе проектирования, мы можем не только сократить десятилетние процессы проектирования до нескольких часов, но и получить новые революционные конструкции с выдающейся производительностью», — говорит Эмадельдин Хассан.Классический процесс проектирования начинается с первоначального концептуального макета устройства, задуманного человеком-дизайнером.
Улучшения производительности затем достигаются за счет модификации деталей в конструкции, где в настоящее время часто используются компьютерное моделирование и алгоритмы оптимизации. Например, в 1979 году Питер Гибсон представил антенну, которую он назвал антенной Вивальди. Эта антенна обладает высокой чувствительностью для обнаружения слабых сигналов и поэтому широко исследовалась для использования в медицинских приложениях, например, при попытках использовать микроволны для раннего обнаружения рака груди.«Основная концепция антенны Вивальди тщательно прорабатывалась и изменялась различными способами в течение последних 36 лет, но вопрос в том, разумно ли тратить все это время на единую концептуальную форму», — говорит Эмадельдин Хасан.
В его диссертации затрагивается следующий вопрос: что произойдет, если мы начнем с нуля, не будучи предвзятыми какой-либо первоначальной компоновкой устройства? Могут ли компьютерные алгоритмы автоматически воссоздавать конструкции, подобные тем, которые люди придумали раньше? Можем ли мы получить устройства даже лучше, чем задуманные до сих пор?«Оказывается, да на оба эти вопроса», — заявляет Эмадельдин Хасан.
В диссертации исследуется разнообразный набор инструментов — точные численные алгоритмы для моделирования и оптимизации, реализованные на мощных вычислительных системах, — и их интеграция для эффективного проектирования микроволновых устройств с нуля. Затем этот метод был использован, например, для разработки чувствительной антенны для обнаружения близлежащих объектов.«Алгоритм выявил за несколько часов вычислительного времени множество благоприятных конструкций.
Среди них одна антенна была похожа на классическую антенну Вивальди, — говорит Эмадельдин Хасан. Однако это была не самая эффективная конструкция; новое семейство гораздо более чувствительных антенны появились из алгоритма.Еще одно применение метода заключалось в разработке ключевой части радиолокационных систем: согласующего перехода между компонентами в микроволновой цепи.
Хорошо спроектированный согласующий переход повышает энергоэффективность системы и снижает риск перегрева. Новые согласующие переходы были обнаружены с помощью методологии, и измерения на изготовленном прототипе подтвердили высокую производительность переходов.
Эмадельдин Хасан закончил аспирантуру в исследовательской лаборатории UMIT и на факультете компьютерных наук Университета Умео. Он имеет степень бакалавра и магистра в области электронной техники Университета Менуфия, Египет.