[发明专利]基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法及设备

权利要求书

1.一种基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，所述方法包括：

(a)获取超材料的工作频段K个结构基元的目标电磁响应集合Z＝{z₁,…,z_K}和误差阈值集合ε＝{ε₁,…,ε_K}，其中

(b)选择所述K个结构基元的初始的实验点集合在所述初始的实验点集合上仿真产生电磁响应集合

(c)定义均值函数和对数方差函数v(x)＝log V(x)，其中根据所述电磁响应集合计算所述实验点集合对应的均值集合e＝{e(x₁),…,e(x_n)}和对数方差集合v＝{v(x₁),…,v(x_n)}；

(d)根据所述均值集合e＝{e(x₁),…,e(x_n)}和所述对数方差集合v＝{v(x₁),…,v(x_n)}，用两个独立的高斯过程模型分别对所述均值函数e(x)和所述对数方差函数v(x)建模，得到所述均值函数e(x)和所述对数方差函数v(x)的后验分布；

(e)根据所述均值函数e(x)和所述对数方差函数v(x)的后验分布，计算所述K个结构基元中未找到目标设计的n_p个剩余结构基元的n_p个得分函数其中为未找到目标设计的第k个结构基元在实验点x上的得分函数，L_p为所述剩余结构基元对应的序号集合，n_p为L_p中元素的个数；

(f)通过最大化所述n_p个得分函数得到n_p个新的几何参数Ω为几何参数的取值范围，在上仿真产生电磁响应根据电磁响应计算对应的均值和对数方差

(g)判断是否找到所述K个结构基元的K个目标设计；

(h)若未找到所述K个结构基元的K个目标设计，则将n_p个新的几何参数加入所述实验点集合将均值加入所述均值集合e，将对数方差加入所述对数方差集合v；

(i)在序号集合L_p中遍历k，对剩余结构基元中序号为k的结构基元，判断是否成立，其中ε_k是序号为k的结构基元的误差阈值，如果成立则将新的几何参数作为所述K个结构基元的第k个目标设计，从L_p中移除k并更新n_p，遍历完成后返回(d)；

(j)若找到所述K个结构基元的K个目标设计，则输出所述K个结构基元的K个目标设计。

2.如权利要求1所述的基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，所述K大于或等于10³。

3.如权利要求1所述的基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，选择所述K个结构基元的初始的实验点集合包括：

采用超拉丁方设计或均匀设计的方法选择所述初始的实验点集合

4.如权利要求1所述的基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，所述K个结构基元为“工”型结构、“T”型结构或环型结构。

5.如权利要求1所述的基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，所述n在整数区间[20,40]内取值。

6.如权利要求1至5中任一项所述的基于贝叶斯联合建模优化算法的超材料设计方法，其特征在于，满足如下条件的e(x)为一个高斯过程模型：给定实验点集合e＝{e(x₁),…,e(x_n)}，则e～N(μ1,∑)，其中1为所有元素为1的n维向量，μ为未知均值，∑为n×n的协方差矩阵，其(i,j)元素满足：φ＝(φ₁,…,φ_d)为未知参数，用高斯过程模型对所述均值函数e(x)建模包括：

运用极大似然估计，计算未知参数θ＝(μ,σ²,φ)的估计值

利用贝叶斯公式计算e(x)的后验分布为正态分布：