Κινέζοι επιστήμονες ανέπτυξαν μια έξυπνη επιφάνεια που μπορεί να μετατρέψει τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια. Η καινοτομία αυτή, που προέκυψε από τη σύγκλιση της τεχνολογίας επικοινωνιών και της προηγμένης ηλεκτρομαγνητικής μηχανικής, θα μπορούσε να οδηγήσει στην ανάπτυξη έξυπνων συστημάτων stealth και της επόμενης γενιάς ασύρματης επικοινωνίας 6G, σύμφωνα με την ομάδα από το Πανεπιστήμιο Xidian.
Η ομάδα ερευνών ανέφερε ότι η τεχνολογία αυτή επιτρέπει την “ηλεκτρομαγνητική συνεργατική απόκρυψη” (electromagnetic cooperative stealth), όπου πολλαπλές οντότητες συνεργάζονται για να μειώσουν την ορατότητά τους σε ραντάρ και ηλεκτρομαγνητικούς αισθητήρες. Το αυτόνομα ηλεκτρονικό σύστημα ενσωματώνει ασύρματη μετάδοση πληροφοριών και συλλογή ενέργειας, έχοντας τη δυνατότητα να ανατρέψει τα δεδομένα του ηλεκτρονικού πολέμου. Αντί να αποφεύγουν την εχθρική παρακολούθηση, τα μελλοντικά αεροσκάφη stealth θα μπορούσαν να χρησιμοποιούν τις ακτίνες ραντάρ ως πηγή ενέργειας και επικοινωνίας. Η τεχνολογία αυτή μπορεί επίσης να δώσει στην Κίνα ένα προβάδισμα στην ανάπτυξη της τεχνολογίας 6G, συμπεριλαμβανομένων των δορυφόρων επικοινωνιών. Η ερευνητική ομάδα πρόσθεσε ότι η μελέτη “εγκαθιδρύει έναν νέο μηχανισμό για τη διερεύνηση της χειραγώγησης των κυμάτων και της ηλεκτρομαγνητικής συνεργατικής απόκρυψης”.
Ενσωματώνοντας την ανίχνευση, την επικοινωνία και την τροφοδοσία σε μία πλατφόρμα υλικού, η συσκευή θα μπορούσε να επιτρέψει μια σειρά από προηγμένες εφαρμογές, μειώνοντας παράλληλα την υποκλοπή και την παρεμβολή. “Τελικά, αναμένεται να έχει ευρύ αντίκτυπο στις επικοινωνίες 6G, στο Διαδίκτυο των Πραγμάτων (Internet of Things), στο έξυπνο stealth και σε άλλους συναφείς τομείς”, δήλωσε η ομάδα σε δημοσίευσή της στο επιστημονικό περιοδικό National Science Review τον περασμένο μήνα.
Πολλοί επιστήμονες πιστεύουν ότι ένα βασικό πεδίο για τις ασύρματες επικοινωνίες επόμενης γενιάς θα είναι το κανάλι μετάδοσης. Πολλές από τις τρέχουσες προσπάθειες για την ανάπτυξη ασύρματων επικοινωνιών 6G επικεντρώνονται σε επαναδιαμορφούμενες έξυπνες επιφάνειες (reconfigurable intelligent surfaces – RIS), μια δισδιάστατη επιφάνεια ανάκλασης. Οι RIS λειτουργούν με πολλά μικρά στοιχεία που ελέγχονται ξεχωριστά, επιτρέποντας την επεξεργασία των ασύρματων σημάτων για τη βελτίωση της ισχύος και της ασφάλειας του σήματος, την επέκταση της κάλυψης και τον περιορισμό των παρεμβολών. Κάποιοι προβλέπουν ότι το 6G θα θολώσει τα όρια μεταξύ του φυσικού και του ψηφιακού κόσμου, επιτρέποντας προηγμένες εφαρμογές όπως ολογράμματα, ψηφιακά δίδυμα (virtual replicas of physical objects) και το Διαδίκτυο των Πραγμάτων.
Οι ΗΠΑ και η Κίνα βρίσκονται σε αγώνα για την ανάπτυξη κέντρων δεδομένων στο διάστημα για την τροφοδοσία τεχνητής νοημοσύνης, η οποία θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παροχή ασύρματης συνδεσιμότητας 6G. Σύμφωνα με μια δημοσίευση στο IEEE Internet of Things Magazine πέρυσι, οι RIS θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν σε τεχνολογία κατά των παρεμβολών, επικοινωνία με μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα και ραδιοφωνική παρακολούθηση – όλα αυτά είναι δύσκολο να επιτευχθούν με παλαιότερα εργαλεία βελτιστοποίησης.
Οι συγγραφείς από το Πανεπιστήμιο Fudan, το Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ και τον Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation δήλωσαν ότι, μαζί με την τεχνητή νοημοσύνη, αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει την ασφάλεια για αντικείμενα του Διαδικτύου των Πραγμάτων που συνδέονται αέρος-εδάφους. Οι RIS θα μπορούσαν επίσης να δημιουργήσουν σκόπιμες νεκρές ραδιοφωνικές ζώνες για την ελαχιστοποίηση των παρεμβολών και την αποτροπή υποκλοπών, σύμφωνα με τη γερμανική ομάδα Rohde & Schwarz. Η τεχνολογία εξετάζεται ακόμη και για δορυφορικές επικοινωνίες εδάφους, καθώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την ανάκλαση ή την ανακατεύθυνση σημάτων γύρω από εμπόδια, σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος.
Η τελευταία δημοσίευση από την ομάδα του Πανεπιστημίου Xidian αναφέρει ότι οι RIS θα μπορούσαν να αποτελέσουν μια “ισχυρή λύση” για δίκτυα ασύρματης επικοινωνίας λόγω του χαμηλού κόστους, της προγραμματιμότητας και της ευκολίας ανάπτυξής τους. Ωστόσο, για τις ασύρματες επικοινωνίες 6G, οι RIS χρειάζονται τόσο δυνατότητες επικοινωνίας όσο και ανίχνευσης – που περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση μετάδοσης δεδομένων και λειτουργιών ραντάρ – σε μία μόνο πλατφόρμα υλικού για τη μείωση του κόστους και τη βελτιστοποίηση της κατανομής των πόρων. Για να γίνει αυτό, οι ερευνητές θα πρέπει να βρουν έναν τρόπο να συνδυάσουν την τεχνολογία που ελέγχει τόσο τα διάσπαρτα ηλεκτρομαγνητικά όσο και τα ακτινοβολούμενα κύματα. Οι ερευνητές δήλωσαν ότι μια ηλεκτρομαγνητική RIS “όλα σε ένα” για ακτινοβολία-διάχυση θα μπορούσε να βοηθήσει στην αντιμετώπιση αυτής της πρόκλησης.
“Αυτό επιτυγχάνει σημαντική εξοικονόμηση φυσικού χώρου και κόστους, ενώ διασφαλίζει πολυλειτουργικότητα σε ποικίλα σενάρια εφαρμογών”, δήλωσε η ομάδα. Το σύστημα RIS θα μπορούσε επίσης να λειτουργεί σε λειτουργία δέκτη για τη συλλογή ασύρματης ενέργειας που θα χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία της ίδιας της μετα-επιφάνειας ή τη φόρτιση άλλων ηλεκτρονικών συσκευών, πρόσθεσε η δημοσίευση. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για ασύρματη επικοινωνία γραμμής όρασης (line-of-sight), όπου υπάρχει μια άμεση, ανεμπόδιστη διαδρομή μεταξύ πομπού και δέκτη, καθώς και για ασύρματη επικοινωνία εκτός γραμμής όρασης (non-line-of-sight), όπου δεν υπάρχει άμεση οπτική σύνδεση λόγω φυσικών εμποδίων όπως τα κτίρια. Η προτεινόμενη RIS “ξεχωρίζει ως ο βέλτιστος σχεδιασμός χαμηλού κόστους” για ολοκληρωμένη επικοινωνία και ανίχνευση. “Στο μέλλον, αυτή η αρχιτεκτονική θα μπορούσε να επιτρέψει την ανάπτυξη συστημάτων προσαρμοσμένων στο περιβάλλον για ολοκληρωμένη ανίχνευση και επικοινωνία, μικρο-σταθμών βάσης και ενσωματωμένων συστημάτων αναμετάδοσης, καθώς και αυτόνομα τροφοδοτούμενων συστημάτων ανίχνευσης”, δήλωσε η ομάδα.
