计算机辅助设计与图形学学报

作者：代铁琳, 金刘超, 尚宸, 翟晓雅, 傅孝明, 刘利刚

关键词：超材料设计, 智能算法, 几何表示, 结构优化, 超材料数据集

超材料是一种人工合成材料, 其结构经过精心设计和精密控制, 表现出不同于自然材料的特殊性能, 这些具有独特功能的超材料在光学、电磁学、声学、力学等领域具有重要的应用价值.然而, 传统的超材料设计通常依赖于人工经验, 导致设计周期长, 缺乏灵活性和可调性, 难以实现大规模快速设计与量产.高效设计与性能调控超材料已成为CAD、机械工程和材料科学的重要研究方向.近年来, 随着人工智能算法的快速发展, 智能算法在超材料设计领域中的应用越来越广泛, 展现出高效优化、生成多样性结构、缩短设计周期等优势.文中对超材料的智能设计研究进展进行综述, 首先介绍超材料的基本概念和发展历史; 然后从实际需求出发, 阐述了超材料的应用领域与设计问题; 提出了智能算法的核心问题是数据的表示与数据集的构建, 针对这2方面进行详细的阐述与对比分析; 还介绍了智能优化算法的框架; 最后总结超材料设计领域所面临的高质量数据集匮乏、多目标优化难题、高分辨率超材料的高效计算等挑战, 并展望了该领域未来的发展趋势即面向多样化功能需求的“可表达” “可编辑” “可分析” “可优化”和“可制造”的研究.

来源：2025年第1期

《计算机辅助设计与图形学学报》期刊编辑部

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