НИУ ВШЭ: ускоренное проектирование СВЧ-фильтров

Ученые МИЭМ НИУ ВШЭ совместно с коллегами из МТУСИ впервые применили генеративный подход к проектированию СВЧ-фильтров с помощью машинного обучения. Метод позволяет сократить разработку устройства с нескольких дней до нескольких минут. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе учебного заведения.

Однако их разработка — сложная задача. Работа устройства зависит от геометрии: формы дорожек, расстояний между ними и параметров резонаторов. Даже минимальные изменения могут оказать большое влияние на производительность, поэтому инженерам приходится тратить много времени на выбор параметров и выполнение большого количества симуляций.

"Большинство существующих решений ориентированы на анализ: уточняется структура, затем она многократно моделируется и корректируется. Мы предложили перейти к решению обратной задачи - немедленному генерированию топологии на основе заданных характеристик", - пояснил профессор МИЭМ ВШЭ Андрей Елизаров.

Метод основан на генеративном синтезе. Используя заданные параметры (например, диапазон частот), алгоритмы машинного обучения автоматически создают геометрию фильтра и рассчитывают его размеры.

Для обучения моделей исследователи собрали набор данных из 16 250 конфигураций фильтров, созданных с помощью программного пакета CST Studio Suite и собственного конвейера Python. Сравнение алгоритмов показало, что лучший результат дает модель XGBoost: средняя ошибка составила всего 0,51%.

Дополнительные тесты подтвердили, что система учитывает реальные физические закономерности, а не просто «угадывает» ответы по данным. Это позволяет использовать его не только для синтеза новых устройств, но и для оценки готовых решений. По мнению авторов, технология может быть встроена в системы автоматизированного проектирования и использована не только для фильтров, но и для других компонентов СВЧ-электроники.

По сути, речь идет о переходе от перебора вариантов к «обратному инжинирингу», когда инженер ставит цель, а алгоритм сам предлагает оптимальную конструкцию — существенно ускоряя разработку современных электронных устройств.