Los investigadores desarrollaron y demostraron un dispositivo basado en luz que imita la respuesta de evitación de interferencias de los peces Eigenmannia. Estos peces emiten un campo eléctrico para la detección y la comunicación y utilizan un sistema de respuesta para evitar interferencias para alejar la frecuencia de su señal de otras señales que podrían causar interferencias.Crédito:Foto original de Will Kirk, Wikipedia, Reconocimiento de Creative Commons Creative Commons, Atribución 2.5 Licencia genérica. Imagen modificada por Mable P. Fok, Universidad de Georgia.
Por primera vez, Los investigadores han demostrado un dispositivo basado en la luz que imita la increíble respuesta de evitación de interferencias (JAR) de un pez al alejar la frecuencia de una señal emitida de otras señales que podrían causar interferencias. El nuevo sistema podría eventualmente ayudar a superar la restricción del ancho de banda espectral causada por un número cada vez mayor de dispositivos inalámbricos y datos transmitidos que compiten por el espacio en una cantidad limitada de ancho de banda disponible.
Los eigenmannia son peces que habitan en cuevas que viven en completa oscuridad. Para sobrevivir sin la presencia de la luz los peces emiten un campo eléctrico para comunicarse con otros peces y sentir el entorno circundante. Cuando dos peces emiten señales a frecuencias similares, pueden interferir entre sí, o mermelada, creando una señal codificada. Gracias a un algoritmo neuronal único, estos peces pueden ajustar sus señales de comunicación eléctrica para que no interfieran con las que provienen de otros peces cercanos.
"Creemos que los humanos podrían usar el mismo algoritmo neuronal de respuesta de evitación de interferencias que el Eigenmannia, pero a una velocidad y frecuencia mucho más rápidas, ", dijo el líder del equipo de investigación Mable P. Fok de la Universidad de Georgia." Esto podría permitir una forma más inteligente y dinámica de usar nuestros sistemas de comunicación inalámbrica sin la necesidad de los complicados procesos de coordinación que actualmente evitan las interferencias al reservar secciones enteras de ancho de banda para operadores de telefonía o usuarios específicos, como los militares ".
En la revista The Optical Society (OSA) Óptica Express , los investigadores demostraron un o fotónico, JAR que se puede utilizar para evitar atascos. Demostraron que el sistema funciona de manera muy similar al JAR de Eigenmannia en el sentido de que detecta si otra señal podría presentar un problema de interferencia y luego cambia inteligentemente su señal de emisión hacia arriba o hacia abajo en frecuencia para que se aleje de la señal de interferencia sin cruzar su frecuencia. lo que amplificaría la interferencia.
Debido a que el sistema para evitar interferencias se basa en la luz, sólo se necesitan pequeños ajustes para utilizarlo con una amplia gama de frecuencias:desde las frecuencias de megahercios utilizadas para la comunicación por radio y GPS hasta las señales de gigahercios utilizadas por teléfonos móviles y radares. El uso de un dispositivo basado en luz también permite una respuesta automática más rápida a una señal de interferencia potencial que la que podría lograr un sistema electrónico.
El miembro del equipo de investigación Ryan Toole (centro) y la líder del equipo Mable Fok (derecha) se unen a un estudiante visitante de China para realizar experimentos en el laboratorio. Crédito:Mable P. Fok, Universidad de Georgia
Reduciendo la interferencia
La nueva tecnología podría ayudar con la interferencia de señales en varias áreas. Por ejemplo, podría usarse para evitar interferencias involuntarias cuando los radares a bordo de aviones o vehículos militares están operando en la misma área. También podría usarse en entornos como hospitales donde los dispositivos inalámbricos pueden interferir con las transmisiones inalámbricas provenientes de instrumentos médicos.
"Finalmente, Este enfoque podría usarse para lograr un uso efectivo del espectro inalámbrico al permitir que los dispositivos inalámbricos se muevan automáticamente a una frecuencia que no interfiera con otras señales cercanas. ", dijo Fok." Esto podría reducir el costo de usar el espectro inalámbrico porque los proveedores de servicios no tendrían que pagar para reservar grandes cantidades de ancho de banda. Esta, Sucesivamente, podría hacer que sea más asequible llevar la tecnología móvil a los países en desarrollo, donde podría utilizarse para respaldar servicios importantes como la telemedicina o la educación a distancia ".
Imitando neuronas
El nuevo sistema JAR fotónico utiliza un componente óptico estándar conocido como amplificador óptico semiconductor (SOA) para imitar el JAR de Eigenmannia. La SOA identifica las propiedades de su propia señal emitida y las usa como referencia para detectar una posible interferencia y determinar si esa señal tiene una frecuencia mayor o menor. A continuación, aleja la señal emitida de la posible señal de interferencia.
"Para crear el sistema fotónico, teníamos que entender cómo las neuronas en Eigenmannia llevan a cabo el JAR y luego traducir eso desde un punto de vista de ingeniería a un diseño fotónico, ", dijo Fok." Debido a que la SOA en realidad actúa como una neurona, podría usarse para realizar todas las tareas necesarias ".
Los investigadores probaron su JAR fotónico utilizando varios tipos de señales de interferencia en la región de microondas del espectro electromagnético. que se utiliza para redes inalámbricas de área local como Bluetooth. "Pudimos ver que el sistema JAR fotónico movía la frecuencia de la señal cuando se acercaba una señal de interferencia y dejaba de moverse si la frecuencia de interferencia se alejaba, "dijo Fok." Sucedió automáticamente, casi como si estuviera vivo ".
Los investigadores ahora están trabajando para mejorar el sistema para que pueda responder a más de una señal de interferencia cercana. También quieren que el sistema sea portátil y más fácil de usar para usuarios no técnicos.
