От сегнетоэлектриков до ИИ — ключевые научные задачи, над которыми работают ученые СПбПУ

Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета ведут исследования в нескольких перспективных областях физики и компьютерных наук. Результаты этой работы, нацеленные на решение фундаментальных и прикладных задач, представлены на XXIII научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» в Благовещенске.

Управление старением перспективных материалов для микроэлектроники.

Одна из ключевых проблем при создании электронных компонентов нового поколения — нестабильность свойств перспективных материалов со временем. Ученые Политеха под руководством профессора Алексея Филимонова исследуют сегнетоэлектрики-релаксоры, которые обладают уникальными диэлектрическими свойствами, но склонны к «старению».

Научный подход. Для изучения динамики процессов в релаксоре магнониобата свинца (PMN) применяется комплекс методов: рентгеновская фотонная корреляционная спектроскопия (XPCS) и диэлектрическая спектроскопия. Это позволяет в режиме реального времени наблюдать за эволюцией наноразмерных полярных областей, ответственных за свойства материала.

Практическая ценность. Полученные данные необходимы для создания стабильных и долговечных компонентов электроники высокоемких конденсаторов, элементов энергонезависимой памяти и датчиков. Решение проблемы старения — ключ к масштабируемости технологий их производства.

Преодоление фундаментального барьера в развитии искусственного интеллекта.

Современные большие языковые модели и системы ИИ часто страдают от недостаточной достоверности выводов. Профессор Владимир Заборовский и его коллеги предлагают принципиально новый подход, основанный на законах физики.

Научный подход. Исследователи рассматривают вычислительные системы как информационно открытые физические объекты, а не как замкнутые программные автоматы. Это позволяет предложить архитектуру, в которой фундаментальные физические законы служат основой для алгоритмов, обеспечивающих концептуальное обучение и проверку достоверности данных.

Практическая ценность. Создание следующего поколения систем ИИ, способных к надежному прогнозному моделированию сложных процессов в таких областях, как материаловедение, климатология и фармакология. Масштабируемость такого подхода может коренным образом изменить принципы построения интеллектуальных систем.

Повышение эффективности полупроводниковых приборов через контроль дефектов

Производительность и надежность современных электронных устройств на основе нитрида галлия (GaN) напрямую зависят от количества и поведения микроскопических дефектов в кристаллической решетке.

Научный подход. Ученые СПбПУ проводят статистическое моделирование так называемого «хаотического потенциала» — неоднородностей электрического поля на поверхности полупроводника, вызванных заряженными дефектами. Это позволяет количественно оценить их влияние и определить условия, при которых их воздействие минимально.

Практическая ценность.

Разработка рекомендаций для технологических процессов, позволяющих повысить выход годной продукции и улучшить параметры мощных высокочастотных транзисторов и светодиодов. Это напрямую влияет на масштабируемость и рентабельность производства.

Презентация результатов этих исследований состоялась на конференции в Амурском государственном университете, где делегация СПбПУ также провела рабочие встречи на космодроме «Восточный» и научные дискуссии с коллегами из МГУ, ТУСУРа, Университета Хэйхэ (КНР) и других вузов.