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Pastel de hojaldre contra las vibraciones: el material que elige el silencio ⚡ экспресс

Original: "Phononic materials with effectively scale-separated hierarchical features using interpretable machine learning"
arXiv:2408.08428 · 2024-08-15 · CC BY-SA 4.0 · ⏱ 1 min · Applied Physics Machine Learning
Los científicos han encontrado una manera de crear materiales que bloquean vibraciones en varias frecuencias a la vez, utilizando el aprendizaje automático.
Abstract

Se ha desarrollado una manera de crear materiales que, como un tamiz multicapa, filtran las vibraciones no deseadas en diferentes frecuencias. Un programa informático encuentra por sí mismo la forma adecuada de las celdas en cada nivel. Los detalles grandes y pequeños funcionan de forma independiente, acelerando la búsqueda. ¿Cuánto tiempo más toleraremos el temblor de las cámaras si es posible una estabilización perfecta?

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Los ingenieros han desarrollado un material que amortigua las vibraciones en varias frecuencias a la vez, como un pastel de hojaldre hecho de muchos tamices con diferentes aberturas. Cada capa-«tamiz» deja pasar unas vibraciones y retiene otras, funcionando de manera independiente. De forma similar al análisis espectral de la luz, donde los distintos colores se separan unos de otros, este método descompone las vibraciones complejas en componentes simples. Un programa informático, al analizar los datos, selecciona por sí solo el diseño de estos filtros, reduciendo la incertidumbre de la búsqueda y encontrando las mejores soluciones.

Los grandes detalles de la estructura no afectan el funcionamiento de los pequeños y viceversa. Los patrones obtenidos no solo son efectivos, sino también comprensibles: el programa resalta las características clave, como un maestro que ve la esencia en la pieza en bruto. Ideas similares ayudarán también en el estudio de las ondas gravitacionales, esas ondas del espacio-tiempo que también poseen frecuencias definidas. Así como el agua se calma en la calma chicha, este material elimina las vibraciones sobrantes.

Este tipo de estructuras permitirán microscopios que no teman la más mínima vibración y edificios a los que no penetre el ruido de la calle. Sorprendentemente, el algoritmo no se limita a probar opciones: explica por sí mismo qué elementos del patrón son importantes, casi como un profesor que señala el camino hacia la solución.

🎯 Los ingenieros ya utilizan principios similares para el aislamiento acústico en coches y aviones, pero trabajar con varias frecuencias simultáneamente sigue siendo un desafío complejo.

🎬 El vibranio fantástico de Marvel, capaz de absorber cualquier vibración, quizás algún día se materialice gracias a estos métodos.

Scientists
Ludwig BoltzmannChristian DopplerD. B. McLaughlinDidier QuelozMichel MayorR. A. Rossiter
Tags
espectroscopía ondas gravitacionales entropía agua
Laws
distribución de Boltzmannsegunda ley de la termodinámicaefecto DopplerEntropía de Bekenstein-HawkingEcuación de Planck-EinsteinLey de desplazamiento de Wien
Original: arXiv:2408.08428 · CC BY-SA 4.0 · bridge42worlds