Инженеры из Университета Брауна представили принципиально новый подход к созданию беспроводных сетей датчиков. Они создали электронные чипы размером с крупинку соли, которые способны не только передавать, принимать и декодировать данные, но и взаимодействовать друг с другом подобно нейронам в мозге.
Это изобретение выводит беспроводные датчики на новый уровень и открывает широкие возможности для медицины будущего. Сеть крошечных датчиков, вживляемых в тело или интегрированных в носимые устройства, позволит собирать непрерывные потоки биомедицинских данных в режиме реального времени.
Например, носимые биосенсоры, измеряющие показатели здоровья по неинвазивным методам (через анализ пота, слез или слюны), получат мощный инструмент для более точного и надежного мониторинга.
Ключевой прорыв
Размеры чипов настолько малы, что их можно вживлять в тело или встраивать в носимые устройства. Каждый из этих субмиллиметровых кремниевых датчиков имитирует работу нейронов мозга, передавая информацию короткими электрическими импульсами. Такой подход позволяет экономить энергию и полосу пропускания при беспроводной передаче данных.
По словам ученых, эта разработка является значительным шагом вперед в области беспроводных датчиков и позволит принципиально изменить методы сбора и обработки информации с помощью миниатюрных устройств.
Эффективность и удобство
Доктор Джихун Ли, ведущий автор исследования, отмечает, что наш мозг работает очень экономно: нейроны передают сигналы не постоянно, а лишь при необходимости.
«Мы воспроизводим эту структуру в нашем подходе к беспроводной связи, – объясняет Ли. – Датчики не будут отправлять данные непрерывно, а только актуальную информацию короткими импульсами. При этом они смогут работать независимо друг от друга и без постоянной синхронизации с центральным приемником. Это позволит значительно экономить энергию и не перегружать систему лишними данными».
Для питания чипов не нужны батарейки или розетки. Энергию им передают внешние передатчики во время передачи данных. Благодаря этому датчики подходят для использования в самых разных ситуациях.
Будущее за миниатюризацией
«Мы живем в мире датчиков, – говорит профессор Арто Нурмикко, старший автор исследования. – Они повсюду: в автомобилях, на рабочих местах, и все чаще появляются в наших домах. Но самым сложным испытанием для них всегда будет человеческое тело».
Новая разработка базируется на предыдущих исследованиях лаборатории Нурмикко, где ранее была создана система нейроинтерфейса с использованием сети крошечных беспроводных датчиков для регистрации и стимуляции мозговой активности.
«Если мы продолжим использовать традиционные методы, то не сможем собирать достаточного объема данных для систем следующего поколения, – заключает Ли. – Эта работа предлагает методологию для дальнейшего развития технологий».
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
