對電磁波和信息的操控和運用已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊粋€重要部分，而智能元表面已經(jīng)作為一種智能平臺出現(xiàn)，用于自動控制波-信息-物質(zhì)的相互作用而無需人工干預(yù)。它們由工程復(fù)合材料演變而來，包括超材料和超表面。我們已經(jīng)看到了科學(xué)技術(shù)行業(yè)在開發(fā)各種形式和性質(zhì)的超材料和超表面方面的重大進展。

在2022年5月6日發(fā)表在《eLight》雜志上的一篇論文中，東南大學(xué)的崔鐵軍教授和北京大學(xué)的李廉林教授帶領(lǐng)一個研究小組回顧了智能超表面的技術(shù)進展，論文題目為《智能元表面：控制、通信和計算》，主要描述了對智能元表面的發(fā)展的研究，并著眼于未來。

這一領(lǐng)域刷新了人類對許多基本規(guī)律的見解，包括發(fā)展出許多新穎的設(shè)備和系統(tǒng)，偽裝、隧道和全息圖的可能。傳統(tǒng)的獨立結(jié)構(gòu)或無源元表面已經(jīng)通過整合算法和非線性材料（或有源器件）而發(fā)展成智能元表面。

智能元表面有三個關(guān)鍵屬性：數(shù)字化、可編程性和智能化。它們提供了一個重要的機會，可以在沒有人類干預(yù)的情況下控制相互作用。數(shù)字化使元表面能夠編碼、解碼和存儲數(shù)字信息?？删幊绦砸馕吨砻婵梢杂靡粋€物理實體實現(xiàn)不同的功能。智能化表示智能元表面可以做出決定，自我編程，并在沒有人類監(jiān)督的情況下執(zhí)行連續(xù)的任務(wù)。

智能是核心，而算法可以很好地承擔這個角色。人工智能（AI）發(fā)展迅速，特別是在數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)方面。事實證明，深度學(xué)習(xí)在幾乎所有的科學(xué)和工程領(lǐng)域都有超常的作用。深度學(xué)習(xí)已經(jīng)對超材料和超表面領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的積極影響。毋庸置疑，它將催生出全面而活躍的研究方向。

在評估智能超表面的未來時，已經(jīng)存在于我們生活中的無線信號可能對該領(lǐng)域的進一步發(fā)展至關(guān)重要，6G無線通信、綠色物聯(lián)網(wǎng)和數(shù)字結(jié)對的發(fā)展是智能元表面可以受益的地方。

我們可以設(shè)想，智能元表面可以學(xué)習(xí)、決策、自我編程，并在其"生命"中不斷學(xué)習(xí)。智能元表面是一個涉及各個學(xué)科的新興研究方向。有很多開放的問題需要在未來仔細解決。

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https://doi.org/10.1186/s43593-022-00013-3

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