Ограниченное пропускание: крошечная рыбка подсказала, как решить техническую проблему

Рыба вдохновила учёных на решение проблем с пропускной способностью для беспроводных мобильных устройств.
Фото Global Look Press.

Количество беспроводных мобильных устройств, передающих и принимающих данные, растёт с каждым годом. Но до бесконечности увеличивать количество гаджетов невозможно, так как полоса пропускания как река не может вместить больше, чем позволяют берега. Чтобы сигналы гаджетов, работающих на близких частотах, не мешали друг другу, американские учёные воссоздали систему, используемую крошечными рыбами.

Речь идёт о существах рода Eigenmannia, которые всю свою жизнь проводят в полной темноте. Безусловно, им необходимо как-то находить путь и общаться с другими особями. Для этого рыбы генерируют электрические сигналы.

Если же две рыбы генерируют сигналы с одинаковой частотой, эти сигналы мешают друг другу, что приводит к "помехам".

Для устранения подобных проблем рыбы рода Eigenmannia используют "нейронный алгоритм", известный как уход от действия от помех (JAR). (Подобное эволюционное изобретение встречается у некоторых видов электрических рыб.)

Поясним, в чём он заключается. Каждая рыба может обнаруживать электрические сигналы других особей, находящихся поблизости. Если частота какого-любого из этих сигналов близка к их собственной, то рыба регулирует частоту своего сигнала, чтобы избежать "помех".

Учёные под руководством профессора Мейбл Фок (Mable P. Fok) из Университета Джорджии воспроизвели эту систему, используя полупроводниковый оптический усилитель (SOA).

Созданное ими устройство определяет параметры сигнала, который испускает, а затем проверяет, может ли другой обнаруживаемый сигнал заглушить его. Если система "понимает", что такое возможно, то SOA изменяет частоту своего собственного сигнала, чтобы избежать "столкновения".

Разработанный прибор может также определить, имеет ли обнаруженный сигнал более высокую или более низкую частоту. После этого исходящий сигнал меняется таким образом, чтобы он не накладывался на частоту обнаруженного сигнала.

Специалисты успешно протестировали систему с помощью преднамеренных помех в микроволновой области электромагнитного спектра, обычно используемой для локальных беспроводных сетей, таких как Bluetooth.

Теперь учёные работают над тем, чтобы сделать SOA портативным и "научить" его реагировать на несколько сигналов одновременно.

"В конечном итоге этот подход может пригодиться для формирования эффективного использования беспроводного спектра, позволяя беспроводным устройствам автоматически переходить на частоту, которая не мешает другим сигналам поблизости", — говорит Фок.

По её мнению, это может снизить стоимость использования беспроводного спектра, поскольку поставщикам услуг не придётся платить за резервирование большой пропускной способности.

"В свою очередь, это могло бы сделать более доступным внедрение мобильных технологий в развивающихся странах, где они могли бы использоваться для поддержки таких важных услуг, как телемедицина или дистанционное обучение", — заключает Фок.

Результаты исследования представлены в научном издании Optics Express.

Ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об открытии необычных электрических рыб. Также выяснилось, что акульи детёныши способны чувствовать опасность ещё до рождения. Более того, биологи также обнаружили в носу форели магнитный навигатор.

Сегодня