Ingegneri di Stanford trasmettono dati wireless usando il rumore termico ambientale
Un nuovo metodo di comunicazione modula le vibrazioni degli elettroni invece di generare onde radio attive, riducendo il consumo energetico fino a mille volte.
Di Letizia Giugliano
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I ricercatori della Stanford University hanno sviluppato un metodo di comunicazione wireless che trasmette dati binari senza generare attivamente un'onda radio. Descritta in uno studio pubblicato sui Proceedings of the National Academy of Sciences, l'innovazione manipola il rumore di fondo per veicolare informazioni. Il sistema consente a sensori a basso consumo di comunicare consumando fino a mille volte meno energia rispetto ai trasmettitori radio convenzionali.
Sfruttare il rumore statico degli elettroni in movimento
I dispositivi wireless dipendono tipicamente da trasmettitori radio attivi che richiedono molta energia per produrre onde portanti. Come riportato da TechXplore, l'autrice senior Zerina Kapetanovic, professoressa associata di ingegneria elettrica alla Stanford University, ha inizialmente esplorato la telemetria a basso consumo mentre studiava sensori agricoli alla University of Washington. Cercando un'alternativa ai ping che consumano energia, il team ha studiato il rumore termico, il rumore statico elettrico microscopico causato dal movimento degli elettroni all'interno dei conduttori, individuando una promettente nuova innovazione nella trasmissione wireless ambientale.
«Il trasmettitore è in grado di modulare un segnale tra più freddo e più caldo, ma lo fa senza raffreddare nulla. È solo un riflettore.»
— Joseph Kahn, professore di ingegneria elettrica alla Stanford University
Modulare i segnali con un frigorifero per elettroni
Per analizzare come componenti a temperatura ambiente potessero scambiarsi dati senza differenziali di temperatura, gli studenti Geneva Ecola e Jida Zhang hanno costruito una camera prototipo schermata, secondo TechXplore. All'interno dell'involucro, un'antenna trasmittente commuta tra circuito aperto e cortocircuito per rappresentare gli uno e gli zero digitali. All'estremità opposta, l'amplificatore del ricevitore funziona come un frigorifero per elettroni, raffreddando il movimento degli elettroni così che il rumore statico riflesso in arrivo alterni tra stati più caldi e più freddi senza raffreddamento fisico.
Modellazione matematica e prossimi passi
Lavorando al fianco del professore di ingegneria elettrica Joseph Kahn, il team ha ricavato un modello matematico di canale che governa i parametri di trasmissione, come dettagliato da TechXplore. L'applicazione di questo quadro matematico per perfezionare il loro banco di prova ha aumentato la velocità di trasferimento dati di 100 volte. Sebbene l'hardware attuale sia stato verificato all'interno di una camera isolata, i ricercatori stanno lavorando per collegare in rete più trasmettitori e mantenere la stabilità del segnale in ambienti esterni più rumorosi, avvicinando questa invenzione rivoluzionaria a un'implementazione pratica.
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