分享

符晓波《不再是超能力,隐身术“坠入凡尘”》阅读训练

 阅读美丽星空 2023-10-24 发布于山东
阅读下面的文字,完成下面小题。
从古至今,隐身一直是人类追求的梦想之一。这种试图让自身变得不可见的幻想背后,是人类对未知的渴望,这种渴望的灵感来自大自然。借鉴章鱼、变色龙等自然界中动物的特殊生理结构,科学界找到了实现隐身技术的最初思路,即尽可能降低自身对比度,与环境融为一体,使人眼无法甄别。
章鱼表皮有成千上万的小色素块,其软体组织可以瞬间张开或者缩小这些小色素块,呈现出不同颜色和形态,使人无法分辨章鱼及其生存环境。不过,从严格意义上讲,这是一种伪装术,并不是真正的隐身。我们可以看到它,只是无法分辩它和它所在的环境。
而要真正让物体“凭空消失”,在科学上还需向前迈出一大步。物体散射或反射的光线进入眼睛使人能够看见物体,因此要实现物体的隐形就需要这个物体既不反射和散射光线,也不吸收光线。
在一些实验中,人们通过设计垂直排列的透镜阵列,有选择地反射光线,从而达到隐身效果,但一旦观察角度有所偏移,物体又会暴露在人们的视线中。迄今为止,要像《哈利·波特》中的隐身斗篷那样,实现完美隐身对科学家而言仍是巨大挑战,因为理论上我们要能随心所欲地控制光线偏折。
所谓变换光学理论,是指通过改变介质参数从而让光线弯曲的理论。2006年,英国帝国理工学院的物理学家约输·彭德里等人发现,当材料介电常数和磁导率满足一定关系时,电磁波在介质中会沿给定的曲线传播,并且不产生反射,这意味着人类可以通过精确设计,实现对电磁波的自由操控。
理论上,通过设计和调控人造材料参数可以实现隐身斗篷、光学幻象装置等不同功能的隐身器件,但实际操作所需调节的电磁参数非常复杂,需要昂贵的光刻技术和繁琐的制造方法,最终实际的隐身效果也会因存在种种局限而大打折扣。在已有的研究中,科学家设计出的大多数隐身器件往往只针对特定物体或特定角度,要完全躲过世界上最精密的照相机——人眼,技术难度非同小可。
为减小隐身器件理论设计与实际制备之间的难度,2022年,厦门大学物理科学与技术学院陈焕阳教投团队提出运用遗传算法设计隐身器件方案。
“我们引入遗传算法来设计隐身器件,它是一种受生物进化启发的学习方法,通过模拟自然进化过程搜索最优解。”陈焕阳介绍,该研究以隐身器件的最小化散射截面为优化目标,将隐形器件的几何结构、材料及工作波长这些变量定义为遗传算法中的个体染色体。优化过程首先从随机生成由隐身器件组成的种群开始,然后解析计算每个隐身器件对应的散射截面,其中散射截面越小代表隐身败果越好。接着再运用遗传算法进行选择、交叉和变异等操作,选择最优个体参与下一代繁殖,并重复该过程,最终找到全局最优方案。该方法避免了复杂的图案化加工过程,设计时间可拉制在毫秒级内,表明遗传算法可在高维空间中直接进行全局最优搜索,可作为隐身器件设计的有效方法。
为了追求完美隐身,多年来,科学家对物质在不同物理环境下的隐身进行了广泛而深入的探索,由此构造了不同类型的隐身衣,如在特定微波波长下实现隐身的电磁波隐身衣、使物体对声波的传播不产生影响的声学隐身衣、利用热流传播方程制造的热学隐身衣等。从神话科幻到现代科技,人类对隐身技术的探索从未停止。随着技术迭代,隐身技术将广泛应用于建筑、通信等顿域。
(摘编自符晓波《不再是超能力,隐身术“坠入凡尘”》)
4.下列对原文相关内容的理解和分析,不正确的一项是()
A.人类渴望隐身是受到大自然的启发,科学家从大自然中的某些动物的特殊生理结构中找到实现隐身技术的最初思路。
B.章鱼可以瞬间张开或缩小其表皮上的小色素块,并呈现出和周围环境非常相近的颜色和形态,从而实现隐身目的。
C.将透镜阵列设计成垂直排列,就可以有选择性地反射光线,这种设计只有在观察角度不变的情况下才能达到隐身效果。
D.不同类型的隐身衣适用于不同的物理环境,科学家已对隐身做出广泛而深入的探索,隐身技术将运用到更多领域。
5.下列对原文相关内容的分析和评价,不正确的一项是()
A.文章提到《哈利·波特》中的隐身斗篷,是为了更形象直观地说明什么是完美隐形,以及要实现完美隐形是很困难的。
B.下面说法体现了第三段的中心观点:随着科学理论的不断发展,红外隐形等隐身技术已较为成熟地应用于军事领域。
C.为了说明我们可以达到完美隐形所需的理论要求,第五段在阐释了变换光学理论的概念后,介绍了英国科学家的实验结论。
D.从理论上来说,人类完全可以实现完美隐身,尽管在实际操作上往往存在诸多困难,但这不能阻止科学家探索的脚步。

6.陈焕阳教授团队提出的运用遗传算法设计隐身器件方案是如何实现近乎完美隐形的?请结合材料简要概括。



4.C4.本题考查学生对文本相关内容的理解和分析的能力。C.“将透镜阵列设计成垂直排列,就可以有选择性地反射光线错,根据原文在一些实验中,人们通过设计垂直排列的透镜阵列,有选择地反射光线,从而达到隐身效果可知,选项前后内容不是条件关系,不合文意。故选C
5.B5.本题考查学生对对文本相关内容的分析和评价的能力。文章第三段的中心观点是:要实现物体的隐形就需要这个物体既不反射和散射光线,也不吸收光线。B.强调的是隐身技术已经成熟应用到军事领域,所以不能体现第三段的中心观点。故选B
6.①将隐身器件的最小化散射截面设定为优化目标,将隐身器件的相关变量定义为遗传算法中的个体染色体。②随机产生隐身器件和群,并计算每个隐身器件对应的散射截面。③运用遗传算法选出散射截面最小的隐身器件参与迭代繁殖,重复此过程,直至最终找到最优方案。
本题考查学生筛选整合信息,归纳概括要点的能力。结合该研究以隐身器件的最小化散射截面为优化目标,将隐形器件的几何结构、材料及工作波长这些变量定义为遗传算法中的个体染色体可概括出,将隐身器件的最小化散射截面设定为优化目标,将隐身器件的相关变量定义为遗传算法中的个体染色体。结合优化过程首先从随机生成由隐身器件组成的种群开始,然后解析计算每个隐身器件对应的散射截面可概括出,随机产生隐身器件和群,并计算每个隐身器件对应的散射截面。结合解析计算每个隐身器件对应的散射截面,其中散射截面越小代表隐身败果越好。接着再运用遗传算法进行选择、交叉和变异等操作,选择最优个体参与下一代繁殖,并重复该过程,最终找到全局最优方案可概括出,运用遗传算法选出散射截面最小的隐身器件参与迭代繁殖,重复此过程,直至最终找到最优方案。

    本站是提供个人知识管理的网络存储空间,所有内容均由用户发布,不代表本站观点。请注意甄别内容中的联系方式、诱导购买等信息,谨防诈骗。如发现有害或侵权内容,请点击一键举报。
    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多