【技术实现步骤摘要】
用于借助于数字计算机进行的机器学习实现的微对象密度分布控制的系统和方法
[0001]本申请整体涉及微组装控制，并且具体地讲，涉及用于借助于数字计算机进行的机器学习实现的微对象密度分布控制的系统和方法。
技术介绍
[0002]微米级和纳米级的颗粒操纵已经受到许多研究兴趣。可对微对象(即其大小以微米为单位进行测量的对象)和纳米对象(即其大小以纳米为单位进行测量的对象)的组装进行控制的程度可在许多技术中(包括在微制造、生物学和医学中)产生显著差异。例如，可通过能够准确控制微对象(诸如电容器和电阻器)的位置来改善可重新配置的电路的制造，以制造具有期望行为的电路。类似地，光伏太阳能电池阵列的生产可受益于能够将具有某些质量的光伏电池放到阵列上的特定位置中。此类电池可能太小而无法允许经由人类或机器人操纵进行电池的期望放置，并且需要另一种类型的运输机制。颗粒的微组装和纳米组装也可用于工程化材料(诸如组装成组织的生物细胞)的微结构。存在许多其他
，其中增加对微纳对象组装的控制可提供显著的益处。
[0003]与微组装有关的特定挑战...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于借助于数字计算机进行的微对象密度分布控制的系统，包括：一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为执行计算机可执行代码，所述处理器被配置为：获得用于定位多个微对象的系统的一个或多个参数，所述系统包括多个可编程电极，所述电极被配置为在由所述电极中的一个或多个电极生成一个或多个电势后在所述微对象接近所述电极时诱导所述微对象的移动；基于所述系统的所述参数限定描述由于基于电容的相互作用而引起的微对象密度随时间推移的变化的模型；使用至少一个传感器来估计所述微对象的密度分布；接收所述微对象的目标密度分布；执行模型预测控制(MPC)优化以基于所述密度模型来导出所述电极电势的序列，所述电极电势的所述序列将由所述电极中的至少一些电极生成以用于移动所述微对象中的至少一些微对象，从而最小化所估计的密度分布与所述目标密度分布之间的误差；致动所述电极中的至少一些电极以生成所述电极电势的所述序列。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：基于所述参数来限定用于移动所述微对象中的一个微对象的模型的离散表示；将移动模型的所述离散表示变换成连续表示；以及将平均场近似应用于所述模型的所述连续表示以获得所述密度模型。3.根据权利要求2所述的系统，还包括：执行所述电极与所述微对象中的一个微对象之间的所述电容的多个模拟；以及限定包括在所述移动模型中的函数，并且将所述微对象与所述电极中的每个电极之间的所述电容描述为所述微对象与所述电极之间的距离的函数。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述移动模型描述在一维和两维中的至少一者中的所述移动。5.根据权利要求1所述的系统，其中使用Kullback
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Leibler散度来表达所估计的密度分布与所述目标密度分布之间的所述误差。6.根据权利要求1所述的系统，其中执行所述MPC优化包括执行自动微分以计算多个梯度。7.根据权利要求1所述的系统，其中执行所述MPC优化包括使用高斯
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埃尔米特求积来评估至少一个期望。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述处理器包括一个或多个图形处理单元(GPU)和一个或多个张力处理单元(TPU)中的至少一者。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述处理器中的两个或更多个处理器并行工作以执行所述MPC优化。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述电极由光电晶体管控制，所述一个或多个处理器被进一步配置为：将所述序列中的所述电极电势映射到多个图像；控制视频投影仪以将所述图像投影到所述光电晶体管，其中所述光电晶体管控制所述电极以基于所投影的图像来生成所述电极电势的所述序列。
11.一种用于借助于数字计算机进行的微对象密度分布控制的方法，包括：由被配置为执行计...
【专利技术属性】
技术研发人员：I，
申请(专利权)人：帕洛阿尔托研究中心公司，
类型：发明
国别省市：
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