一、引言 随着技术节点的不断缩小,邻近效应和光学衍射变得不可忽略,严重影响集成电路的成品率。分辨率增强技术(RET)是为了减少光刻过程中的印刷误差而开发的。光学邻近校正(OPC)是广泛使用的RET之一,通过校正掩模版图案形状和插入辅助特征来补偿光刻邻近效应。典型的OPC方法包括基于模型的方法[1]、[2]、[3]和基于逆光刻技术(ILT)的方法[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。对于基于模型的 OPC,首先将掩模中的多边形边缘划分为段,然后在光刻模拟模型的指导下移动这些边缘。基于 ILT 的方法将掩模表示为逐像素函数 [4] 、 [5] 、 [6] 、 [7] 、 [10] 或水平集函数 [8] 、 [9] 、 [11] 、 [12] 。然后,将 OPC 过程建模为逆问题,可以通过优化
m-chardon@northwestern.edu 1 美国伊利诺伊州芝加哥西北大学神经科学系;2 美国加利福尼亚州洛杉矶加州州立大学电气与计算机工程系;3 美国伊利诺伊州莱蒙特阿贡国家实验室阿贡领导力计算设施;4 美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学电气工程系;5 美国伊利诺伊州芝加哥西北大学生物医学工程系;6 英特尔公司,美国加利福尼亚州圣克拉拉;7 美国华盛顿大学生理学和生物物理学系;8 美国伊利诺伊州芝加哥 Shirley Ryan 能力实验室物理医学与康复系;9 美国伊利诺伊州芝加哥西北大学物理治疗与人体运动科学系; 15 10 美国伊利诺伊州埃文斯顿西北大学-阿贡科学与工程研究所 (NAISE) 16
m--chardon@northwestern.edu 1 Neuroscience系,西北大学,伊利诺伊州芝加哥; 2美国加利福尼亚州洛杉矶的加利福尼亚州立大学电气和计算机工程系7分。 3 Argonne领导力计算设施,Argonne National 9实验室,美国伊利诺伊州Lemont; 4美国伊利诺伊州埃文斯顿市西北10大学电气工程系; 5美国伊利诺伊州芝加哥西北11大学生物医学工程系; 6英特尔公司,美国加利福尼亚州圣克拉拉;美国华盛顿州西雅图市华盛顿大学的12个生理学与生物物理学系7; 8实物13医学和康复,美国伊利诺伊州芝加哥的雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室; 9物理疗法和人类运动科学,西北大学,伊利诺伊州芝加哥; 15 10美国伊利诺伊州埃文斯顿的西北 - 阿尔贡科学与工程学院(NAISE)16m--chardon@northwestern.edu 1 Neuroscience系,西北大学,伊利诺伊州芝加哥; 2美国加利福尼亚州洛杉矶的加利福尼亚州立大学电气和计算机工程系7分。 3 Argonne领导力计算设施,Argonne National 9实验室,美国伊利诺伊州Lemont; 4美国伊利诺伊州埃文斯顿市西北10大学电气工程系; 5美国伊利诺伊州芝加哥西北11大学生物医学工程系; 6英特尔公司,美国加利福尼亚州圣克拉拉;美国华盛顿州西雅图市华盛顿大学的12个生理学与生物物理学系7; 8实物13医学和康复,美国伊利诺伊州芝加哥的雪莉·瑞安(Shirley Ryan)能力实验室; 9物理疗法和人类运动科学,西北大学,伊利诺伊州芝加哥; 15 10美国伊利诺伊州埃文斯顿的西北 - 阿尔贡科学与工程学院(NAISE)16
关键词:逆向设计、光学超材料、物理信息学习、深度学习 光学超表面由密集排列的单元组成,这些单元通过各种光限制和散射过程来操纵光。由于其独特的优势,例如高性能、小尺寸和易于与半导体器件集成,超表面在显示器、成像、传感和光学计算等领域引起了越来越多的关注。尽管在制造和特性方面取得了进展,但对于复杂的光学超材料系统来说,对合适的光学响应进行可行的设计预测仍然具有挑战性。随着设计复杂性的增加,获得最佳设计所需的计算成本呈指数增长。此外,由于逆问题通常是不适定的,因此设计预测具有挑战性。近年来,深度学习 (DL) 方法在逆向设计领域显示出巨大的前景。受此启发以及 DL 产生快速推理的能力,我们引入了一个物理信息 DL 框架来加快超表面逆向设计的计算。添加基于物理的约束可以提高 DL 模型的通用性,同时减少数据负担。我们的方法引入了一种串联深度学习架构和基于物理的学习,通过选择科学一致、设计预测误差低、光学响应重建准确的设计来缓解非唯一性问题。为了证明这一概念,我们专注于代表性等离子体装置的逆向设计,该装置由沉积在金属基板顶部的介电膜上的金属光栅组成。该装置的光学响应由几何尺寸和材料特性决定。训练和测试数据是通过严格耦合波分析 (RCWA) 获得的,而基于物理的约束则是通过求解简化均质模型的电磁 (EM) 波方程得出的。我们考虑对单个波长事件或可见光范围内波长光谱的光学响应进行设计预测。以可见光谱的光学响应作为输入,我们的模型对于逆向设计预测的收敛准确率高达 97%。该模型还能够以高达 96% 的准确度预测设计,对于单一波长的光的光学响应作为输入,光学响应重建准确度可达 99%。
量子控制在量子计算机的实际应用中起着不可替代的作用。然而,要找到更合适、更多样化的控制参数,必须克服一些挑战。我们提出了一种有前途且可推广的基于平均保真度的机器学习启发式方法来优化控制参数,其中使用具有周期性特征增强的神经网络作为拟设。在通过逆向工程实现猫态非绝热几何量子计算的单量子比特门时,与简单形式的三角函数控制参数相比,我们的方法可以产生保真度明显更高(> 99.99%)的相位门,例如π/ 8门(T门)。单量子比特门对系统噪声、加性高斯白噪声和退相干具有很强的鲁棒性。我们用数字证明了神经网络具有扩展模型空间的能力。借助我们的优化,我们提供了一种在玻色子系统中实现高质量级联多量子比特门的可行方法。因此,机器学习启发的方法在非绝热几何量子计算的量子最优控制中可能是可行的。
积液 487 0.963(0.952, 0.975) 0.920(0.897, 0.945) 0.890(0.872, 0.907) 蛛网膜下腔出血 485 0.976(0.967, 0.985) 0.928(0.905, 0.953) 0.922(0.906, 0.938) 硬膜下血肿 482 0.958(0.946, 0.971) 0.898(0.873, 0.925) 0.890(0.872, 0.909) 气头畸形 474 0.967(0.956, 0.979) 0.922 (0.899, 0.947) 0.915 (0.899, 0.933) 脑实质出血 474 0.955 (0.943, 0.969) 0.901 (0.876, 0.928) 0.890 (0.873, 0.908) 多发性脑梗塞 465 0.865 (0.844, 0.887) 0.738 (0.699, 0.776) 0.866 (0.847, 0.886) 放射冠性脑梗塞 459 0.667 (0.636, 0.698) 0.560 (0.514, 0.606) 0.688 (0.662, 0.716) 腔隙性梗塞 456 0.687 (0.657, 0.719) 0.667 (0.623, 0.713) 0.596 (0.568, 0.624) 基底神经节缺血 454 0.861 (0.839, 0.885) 0.731 (0.692, 0.773) 0.865 (0.847, 0.885) 基底神经节脑梗塞 453 0.716 (0.687, 0.747) 0.561 (0.512, 0.609) 0.778 (0.754, 0.802) 缺血 444 0.928 (0.914, 0.945) 0.867 (0.838, 0.899) 0.837 (0.816, 0.858) 钙化 442 0.825 (0.801, 0.852) 0.692 (0.647, 0.738) 0.836 (0.814, 0.858) 软化灶 436 0.917 (0.900, 0.935) 0.853 (0.821, 0.890) 0.833 (0.811, 0.856) 挫伤 424 0.954 (0.940, 0.969) 0.906 (0.880, 0.934) 0.897 (0.879, 0.914) 尾状核头部脑梗死 422 0.898 (0.878, 0.916) 0.820 (0.784, 0.855) 0.813 (0.790, 0.836) 脑室周围脑梗死 397 0.803 (0.777, 0.829) 0.713 (0.668, 0.758) 0.733 (0.707, 0.759) 结节 362 0.819 (0.792, 0.846) 0.671 (0.624, 0.721) 0.830 (0.810, 0.852)脑室内出血 323 0.986 (0.978, 0.995) 0.944 (0.923, 0.969) 0.942 (0.929, 0.957) 脑肿胀 315 0.952 (0.938, 0.969) 0.898 (0.867, 0.933) 0.880 (0.862, 0.900) 硬化 272 0.840 (0.810, 0.872) 0.746 (0.695, 0.801) 0.823 (0.799, 0.844) 占位性病变 261 0.925 (0.904, 0.946) 0.862 (0.820, 0.904) 0.847 (0.827, 0.869) 硬膜外血肿 252 0.947 (0.927, 0.967) 0.893 (0.857, 0.929) 0.892 (0.875, 0.912) 脑水肿 216 0.965 (0.952, 0.981) 0.903 (0.866, 0.944) 0.900 (0.882, 0.918) 轻微出血 212 0.966 (0.953, 0.982) 0.910 (0.873, 0.953) 0.892 (0.874, 0.911) 丘脑脑梗死 205 0.713 (0.671, 0.754) 0.610 (0.546, 0.673) 0.690 (0.662, 0.717) 软组织肿胀 203 0.937 (0.916, 0.962) 0.877 (0.833, 0.926) 0.852 (0.831, 0.873) 动脉硬化 196 0.810 (0.771, 0.849) 0.668 (0.602, 0.735) 0.831 (0.809, 0.853) 实质性血肿 176 0.982 (0.971, 0.995) 0.949 (0.920, 0.983) 0.938 (0.924, 0.952) 半卵圆中心脑梗塞 151 0.733 (0.690, 0.781) 0.702 (0.636, 0.775) 0.663 (0.635, 0.693) 顶叶脑梗塞 148 0.788 (0.742, 0.836) 0.622 (0.541, 0.703) 0.874 (0.856, 0.894) 额叶脑梗塞 123 0.729 (0.674, 0.787) 0.537 (0.447, 0.626) 0.880 (0.862, 0.899) 蛛网膜囊肿 119 0.844 (0.806, 0.886) 0.714 (0.639, 0.798) 0.831 (0.809, 0.852) 脑积水 108 0.999 (0.998, 1.000) 0.991 (0.981, 1.000) 0.969 (0.961, 0.980) 脑白质变性 107 0.831 (0.787, 0.878) 0.682 (0.598, 0.776) 0.851 (0.830, 0.871) 室旁缺血 104 0.875 (0.834, 0.921) 0.702 (0.615, 0.798) 0.938 (0.925, 0.953) 透明隔腔 102 0.842 (0.801, 0.887) 0.814 (0.745, 0.892) 0.689 (0.662, 0.716) 皮下血肿 102 0.896 (0.857, 0.936) 0.843 (0.775, 0.912) 0.816 (0.793, 0.837) 颞叶骨折 101 0.915 (0.875, 0.959) 0.871 (0.812, 0.941) 0.831 (0.809, 0.854) 额叶缺血 92 0.842 (0.795, 0.893) 0.815 (0.739, 0.891) 0.753 (0.729, 0.778) 硬膜下出血 89 0.985 (0.971, 1.000) 0.955 (0.921, 1.000) 0.943 (0.930, 0.957) 脑室扩大 83 0.992 (0.985, 1.000) 0.976 (0.952, 1.000) 0.817 (0.795, 0.839) 顶骨骨折 83 0.909 (0.864, 0.960) 0.880 (0.807, 0.952) 0.831 (0.809, 0.854) 枕骨骨折 82 0.922 (0.881, 0.971) 0.878 (0.817, 0.951) 0.867 (0.847, 0.886) 枕叶脑梗塞 73 0.918 (0.877, 0.962) 0.849 (0.767, 0.932) 0.841 (0.819, 0.862) 额骨骨折 71 0.875 (0.821, 0.936) 0.817 (0.732, 0.915) 0.760 (0.736, 0.784) 骨瘤 70 0.844 (0.790, 0.906) 0.743 (0.643, 0.843) 0.865 (0.845, 0.886)
摘要 . 印度尼西亚实验动力反应堆 (RDE) 的基本设计参考了中国清华大学自 1995 年以来开发并于 2000 年 12 月首次通过评审的高温气冷反应堆测试模块 (HTR-10)。目前,核电站 (NPP) 行业控制系统市场使用微控制器和可编程逻辑控制器 (PLC)。然而,由于基于计算机的技术容易受到网络攻击、软件共因故障 (CCF) 和系统复杂性的影响,因此,RDE 设计的开发应根据最新技术考虑,并符合在维护核电站安全方面发挥重要作用的仪表和控制 (I&C) 系统的发展。本研究涉及基于 PLC 系统的 I&C 逆向工程程序,以从先前的设计中获得设计规范,从而通过使用现场可编程门阵列 (FPGA) 作为替代平台来考虑系统硬件,从而提高其可靠性。在开发逆向工程之前,应该分析为什么 FPGA 成为替代 PLC 系统的替代系统。逆向工程过程将涵盖基于模型的系统工程 (MBSE),这是一种正式的建模应用程序,用于支持系统需求、设计、分析、验证和确认 (V&V) 活动。该过程从概念设计、需求分析开始,持续
图 1. 沸石生成扩散过程的图形模型。a,本文开发的扩散模型的沸石结构输入表示。b,沸石生成扩散模型的噪声和去噪过程的图形说明。c,沸石网格的渐进采样过程