r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Bezprzewodowa komunikacja za pomocą kontrolera Arduino i... alkoholu

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Niedawno przedstawialiśmy Wam ciekawe osiągnięcie z dziedziny nanotechnologii – pomysł na wykorzystanie grafenu do budowy nanoanten, które umożliwiłyby bezprzewodową komunikację w sieciach utworzonych z nanobotów. Są jednak eksperci od nanotechnologii, którzy twierdzą, że w marszu ku technice w skali nano ślepą uliczką jest miniaturyzowanie rozwiązań sprawdzonych w większych skalach, że realne nanoboty bliżej będą miały do komórkowych organelli, niż pomniejszonych konstrukcji elektromechanicznych. Coś w tym jest: w przyrodzie bez trudu można znaleźć nanostruktury, które „problem” bezprzewodowej komunikacji rozwiązały dawno temu, stosując w tym celu nie promieniowanie elektromagnetyczne, ale wydzielanie i absorbowanie chemicznych molekuł. Badacze z Kanady i Wielkiej Brytanii przyjrzeli się naturze – i postanowili wykorzystać cząsteczkową komunikację w technice.

Opisany w artykule Tabletop Molecular Communication: Text Messages through Chemical Signals autorstwa Narimana Farsadi, Weisi Guo i Andrewa Eckforda system komunikacyjny zaskakuje swoją prostotą. Jako nadajnik wykorzystany został zwykły, dostępny w handlu elektryczny rozpylacz aerozoli. Wiadomość do przekazania jest kodowana pod kontrolą mikrokontrolera Arduino Uno, sterującego włącznikiem rozpylacza. Jako odbiorniki wykorzystano trzy czujniki chemiczne podłączone do drugiego Arduino. Za rozpylaczem ustawiono wentylator, który miał pomóc w propagacji chemicznego sygnału.

Znaki przekazywanej wiadomości zostały zakodowane binarnie do poziomów stężenia alkoholu izopropylowego, który został wykorzystany tu jako nośnik informacji (autorzy w swoim wideo mówią o wysyłaniu wiadomości za pomocą wódki zapewne ze względów PR-owych – wódka brzmi bardziej zachęcająco od nieco toksycznego izopropanolu). Binarnej 1 odpowiada wzrost stężenia alkoholu, binarnemu 0 zmniejszenie stężenia, co naśladować ma chemiczną komunikację w przyrodzie.

Jako pierwszą wiadomość przekazano tekst „O CANADA” (tytuł kanadyjskiego hymnu), zakodowana do długości 40 bitów. Zasięg okazał się zaskakująco duży. Wiadomość była poprawnie odczytywana przy sensorach ustawionych w odległości 4 metrów od rozpylacza. Znacznie słabsze okazało się tempo transmisji: przy odległości 4 metrów zaledwie 0,2 b/s, tak więc przekazanie wiadomości zajęło ponad 3 minuty. Badacze podkreślają jednak, że istnieje wiele możliwości optymalizacji tego kanału komunikacji, takich jak stosowanie różnych związków chemicznych, wykorzystanie lepszych algorytmów ich wykrywania, zastosowanie systemów o wielu wejściach i wyjściach.

Dużym wyzwaniem dla chemicznej komunikacji okazują się być efekty nieliniowe, których źródło nie jest znane. W literaturze przedmiotu rozważane są przede wszystkim systemy komunikacji molekularnej, które zachowują się liniowo, tak samo też większość narzędzi matematycznych wykorzystywanych do analizy stężeń wymaga, by system zachowywał się liniowo. Być może problem ten dałoby się obejść przy zastosowaniu lepszego sprzętu, być może jest on jednak wpisany w tego typu zjawiska. Jeśli tak jest, to według badaczy konieczne będzie opracowanie nowych podstaw teoretycznych dla systemów komunikacji molekularnej.

Osiągnięcie to wywołało spore zainteresowanie, zarówno w świecie nauki jak i przemysłu. Nie powinno to nikogo zaskakiwać: ograniczenia komunikacji elektromagnetycznej są oczywiste. Komunikacja chemiczna może sprawdzić się wszędzie tam, gdzie do czynienia mamy z medium, w którym zachodzi proces dyfuzji. To nie tylko gazy czy mieszanki gazów, ale też ciecze: w ten sposób sygnały można by było transmitować przez rurociągi z ropą (gdzie sensory mogłyby powiadamiać o miejscach ewentualnych uszkodzeń), ale też naczynia krwionośne żywych organizmów. W ten sposób mógłby się komunikować z wszytym pod skórę czipem sensor rozrusznika serca. W przyszłości może nawet w ten sposób można by było przekazywać sygnały bezpośrednio do komórek ciała, bezpośrednio przejmując kontrolę nad ich biochemiczną aktywnością.

r   e   k   l   a   m   a
© dobreprogramy

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.