Свойства обычных материалов — например, жесткость или гибкость — определяются их молекулярным составом, но для метаматериалов важную роль играет геометрия их структуры. Ученые конструируют эти структуры в цифровом виде, а затем печатают на 3D-принтерах и исследуют их возможности, которые могут оказаться крайне незаурядными, например, сочетают свойства твердого тела и жидкости. Однако спектр возможностей исходных материалов ограничен.

Возможности метаматериалов кажутся безграничными, но их полный потенциал далек от реализации. Причина в том, что процесс создания оптимального метаматериала сегодня в основном  базируется на интуиции и методе проб и ошибок. Следовательно, этот процесс слишком трудоемкий.

Специалисты из Технического университета Делфта зашли с конца: определили, какие свойства желательны, а затем разработали соответствующие исходные материалы. В итоге у них получилось нечто среднее между материалом и структурой — то есть, метаматериал. Такой процесс требует решения «обратной задачи»: нахождения геометрии, которая обуславливает искомые свойства. Для решения этой трудной задачи ученые использовали модели глубокого обучения, пишет Phys.org.

Преимущество нового подхода в том, что он учитывает реальные возможности современной 3D-печати и предлагает только те реализуемые решения. Кроме того, новая система принимает во внимание необходимость создания долговечных метаматериалов и отбрасывает слишком непрактичные варианты.

Авторы исследования считают предпринятый ими подход революционным и рассчитывают, что он приведет к новых способов применения метаматериалов: ортопедических имплантов, хирургических инструментов, мягких роботов, адаптивных зеркал и экзоскелетов.

Команда ученых из США сообщила о создании уникального метаматериала, который они разработали на основе одной из таких концепций. С помощью этого 4D-материала можно управлять движением волн энергии на определенных поверхностях.