怎么通过名义不雅察“看见”软物资里面的特殊一直是一个难以攻克的挑战。传统的检测门径，如X光、超声等，诚然无为利用于医学和工业界限，但它们频频存在辞别率不及、资本高、操作复杂以及利用受限等问题。特出是在软物资界限先锋影音电影，当材料里面的特殊难以平直可视化时，这一问题变得愈加杰出。举例，在医学影像学中，腹黑瓣膜、或其他组织的病变，频频无法通过成例影像妙技得到精确的物理特征面容。怎么罢了非侵入式、高效且精确的里面特殊检测是软物资界限亟待料理的阻挡。

北京大学第三病院与工学部的计划团队近日在海外期刊Advanced Science发表论文，淡薄基于名义大形变反推软物资里面物理特殊的翻新门径，灵验冲突了传统检测妙技的局限。该门径的中枢想想是，通过不雅测软物体名义在外力作用下的大形变，兼并先进的数学模子和算法，反向推导里面的材料属性、特殊位置和时局。具体经由如下：1、大形变不雅测：通过成例的成像技艺（如超声、CT扫描等）获得软物体名义的大形变数据。2、虚构孪生模子：使用有限元分析技艺构建物体的虚构模子，以模拟其在不同物理条目下的变形过程，罢了物理表象的高度还原。3、并行贝叶斯优化算法：通过贝叶斯优化门径，在虚构孪生模子中迭代治愈物理参数，使模拟戒指最猛进程逼近信得过不雅测数据，从而罢了对物体里面物理属性的精确反演。

这种翻新门径不仅大略精确识别物体里面的刚度分散、特殊时局和特殊位置，还大略灵验减少传统优化算法对执行数据的高需求，使得优化过程愈加高效。与传统的物理推演和模子拟合比拟，这一门径具有更高的精度和打算效用，尤其适用于软物资这类复杂的非线性材料。

为了考证门径的灵验性，计划团队进行了多个场景下的执行测试：

l梁鬈曲执行：计划团队领先构建了仿真梁模子和信得过的PDMS梁模子，通过测试梁的鬈曲形变，得胜识别出材料里面的刚性夹层和特殊区域。执行戒指标明，仿真模子执行时弊低于0.2%先锋影音电影，而信得过模子执行时弊低于6%，泄露了该门径在材料检测中的高精度。

l气球彭胀仿真执行：通过模拟气球的彭胀过程，计划团队得胜地从形变数据中规复出气球内的特殊区域，估算时弊不朝上2.6%。这一执行考证了该门径在三维变形场景中的强大才调。

l主动脉瓣钙化仿真执行：针对钙化病变的腹黑瓣膜，该门径得胜从变形轨迹中反推出钙化区域的时局、位置以及刚度等物理信息参数。这一戒指为医学界限提供了新的非侵入式定量会诊器具，尤其适用于疾病的早期会诊和监测。

这些执行展示了该门径在医学影像学、软体机器东谈主、材料科学等不同界限的无为利用后劲。举例，在医学会诊中，尤其是在软组织病变的会诊中，该门径可为大夫提供更精确的检测戒指，灵验弥补传统影像学门径的不及。同期，在新兴的软体机器东谈主界限，该门径可为软体机器东谈主的自我感知和故障检测提供愈加可靠的数据复旧，鼓励软体机器东谈主走向利用场景。

该计划效果以题为“Uncover Hidden Physical Information of Soft Matter by Observing Large Deformation”的论文发表于海外盛名期刊Advances Science上。第一作家为硕士计划生杨焕煜，通信作家为北京大学第三病院心内科祖凌云讲解、北京大学先进制造与机器东谈主系刘珂计划员、以及北京大学力学与工程科学系朱驰计划员。

论文蚁合：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202414526