Российские учёные создали первую в мире ИИ-модель для проектирования сверхчувствительной оптики

Ученые Нового физтеха ИТМО создали MetaDiT – первую генеративную ИИ-модель, способную автоматически проектировать метаповерхности. Это сверхтонкие оптические элементы, управляющие светом на наноуровне. Работа, выполненная совместно с научным центром в китайском Циндао, уже принята на престижную международную конференцию AAAI-26.

Метаповерхности– это плоские оптические элементы, поверхность которых состоит из множества наноразмерных структур. Эти структуры определяют то, как свет будет проходить через материал или отражаться от него: они могут фокусировать луч, менять его направление, поляризацию или спектральный состав. В перспективе такие элементы могут заменить или дополнить громоздкие наборы линз, зеркал и фильтров в камерах, очках виртуальной реальности и медицинских приборах, делая устройства легче, компактнее и функциональнее.

ИИ в роли нано-инженера

До появления MetaDiT создание метаповерхностей напоминало слепой перебор миллионов вариантов. Новая модель не просто рисует узор наноструктуры, но и сразу задает ее физические параметры – толщину, показатель преломления материала и период решетки. Для мировой науки это решение фундаментальной задачи «обратного проектирования». ИИ получает требуемый спектральный отклик и сам предлагает идеальный дизайн, сокращая годы ручных вычислений до считанных часов.

Технологический суверенитет и очки будущего

Что это дает на практике? Для российской ИТ-отрасли это важный сигнал: наши ученые способны создавать специализированные нейросети для решения сложнейших инженерных задач. MetaDiT может стать ядром российских систем автоматизированного проектирования фотоники, снижая зависимость от зарубежного ПО.

И ещё это прямой путь к устройствам будущего. Метаповерхности способны заменить громоздкие линзы, зеркала и фильтры. В перспективе граждан ждут невесомые очки виртуальной и дополненной реальности, сверхточные медицинские анализаторы, способные распознавать молекулы ДНК, и компактные сенсоры для беспилотников.

Эволюция длиной в нанометры

MetaDiT– это вершина айсберга системной работы ИТМО. В 2023 году университет предложил перовскитные нанолазеры и запустил школу METANANO в Циндао. В 2024 году были созданы наноструктуры для медицинского анализа биоматериалов. В 2025 году университет внедрил метод TensorTrain для сжатия сложных матриц и повысил эффективность кремниевых фотонных чипов. И вот в 2026 году накопленный массив данных и алгоритмов слился в едином генеративном прорыве.

Однако впереди главный вызов: переход из виртуальности в физический мир. Идеально рассчитанная ИИ структура может оказаться слишком сложной или дорогой для нанолитографии. Следующий шаг – «приручение» модели, обучение ее с учетом реальных технологических ограничений и доступных материалов.

Экспортный потенциал разработки огромен, прежде всего, на рынках Азии. Работа в совместном центре в Циндао уже создала готовую площадку для международных коллабораций. Программный модуль MetaDiT может стать востребованным облачным сервисом. Но одна лишь ИИ-модель не создаст индустрию. Для коммерческого успеха потребуются собственные производственные линии, метрология и защита интеллектуальной собственности.

Смена парадигмы

MetaDiT знаменует собой исторический сдвиг. Искусственный интеллект перестал быть просто «аналитиком» и стал полноценным соавтором инженерных проектов. Там, где человеческий разум и классические компьютеры пасовали перед миллиардами комбинаций геометрии и материалов, нейросеть находит элегантные решения. В среднесрочной перспективе такие модели навсегда изменят облик лабораторий и производств, доказав, что Россия способна создавать специализированный ИИ не только для чат-ботов, но и для прорывов в «железе» и фундаментальной физике.

В метаповерхностях одинаково важны и общая картина спектра, и его мелкие детали. Поэтому мы заложили в архитектуру два уровня управления. Первый, грубый, задает модели общую задачу: в какой части диапазона свет должен проходить хорошо, а в какой – нет. Второй, тонкий, помогает не упустить локальные особенности – узкие резонансы, пики, провалы, которые часто и определяют, будет устройство работать или нет. По отдельности общая картина и детали не дают полной точности: в первом случае модель рискует пропустить важные особенности, во втором – потерять общий контекст. Совмещая оба уровня, мы помогаем модели удержать и то, и другое. Поэтому MetaDiT – это скорее не «художник», дорисовывающий узор по шаблону, а «инженер», который проектирует структуру под конкретную физическую задачу

Андрей Богданов

кандидат физико-математических наук, руководитель группы разработки проекта MetaDiT, ведущий научный сотрудник физического факультета ИТМО