AI i metasurfaces: bežični signal koji zaobilazi prepreke

Godinama su istraživači nailazili na ozbiljne izazove u komunikacijama ultravisokih frekvencija.

Naučnici pronašli način da bežično postignu terabitne brzine oko prepreka – bežični zraci mogu naučiti da se savijaju oko zidova

Ovi signali su toliko osetljivi da i pored obećanog ogromnog protoka podataka, mogu potpuno da se uruše pri nailasku na čak i skromne prepreke – zid, policu sa knjigama ili čak ljude u pokretu. To je često zaustavljalo najsavremenije prenose. Međutim, novo rešenje inženjera sa Prinstona sugeriše da te barijere možda ne moraju biti nepremostive – iako je još uvek neizvesno koliko je realno sprovesti to u praksi.

Od fizičkih eksperimenata do adaptivnih prenosa

Ideja o savijanju signala da bi zaobišli prepreke nije nova. Inženjeri već dugo eksperimentišu sa tzv. „Airy zracima“, koji se mogu kontrolisano kriviti, ali njihova primena u bežičnom prenosu nailazila je na ograničenja. Istraživač Haoze Čen objašnjava da se većina ranijih radova fokusirala na dokazivanje da takvi zraci mogu postojati, ali ne i na to kako da se iskoriste u nepredvidljivim okruženjima. Problem je u tome što svaka krivina zavisi od bezbroj varijabli, pa ne postoji jednostavan način da se izračuna idealna putanja.

Da bi zrake učinili korisnim, istraživači su uzeli analogiju iz sporta: košarkaši ne računaju precizno svako bacanje, već kroz ponavljanje uče šta funkcioniše u različitim situacijama. Prinstonski tim pokušao je nešto slično – samo što su „igrače“ zamenili neuronskom mrežom koja se prilagođava okolnostima.

Doktorand Atsutse Kludze izgradio je simulator koji je omogućio sistemu da „vežba“ virtuelno, umesto da fizički testira zrake za svaku prepreku.

Ovaj pristup značajno je skratio vreme obuke, a istovremeno je ostao utemeljen na fizici Airy zraka.

Metapovršine koje savijaju signale

Nakon treninga, sistem je mogao veoma brzo da se prilagodi, koristeći posebno dizajniranu metapovršinu da oblikuje transmisiju. Za razliku od reflektora, koji zavise od spoljašnjih struktura, metapovršina se može integrisati direktno u predajnik. Na taj način zraci su mogli da se savijaju oko iznenadnih prepreka i zadrže vezu bez potrebe za direktnom vidljivošću.

Tim je pokazao da neuronska mreža može da bira najefikasniju putanju signala i u prenatrpanim i u promenljivim scenarijima – što konvencionalne metode ne mogu.

Istraživači tvrde da je ovo korak ka iskorišćavanju sub-teraherc opsega, dela spektra koji bi mogao da omogući i do deset puta više podataka od današnjih sistema.

Glavna istraživačica Jasaman Gasempur naglasila je da je rešavanje prepreka ključno pre nego što se ovaj spektar može koristiti za zahtevne primene, poput imersivne virtuelne stvarnosti ili potpuno autonomnog transporta.

„Ovaj rad rešava dugogodišnji problem koji je do sada sprečavao primenu ultravisokih frekvencija u dinamičkim bežičnim komunikacijama“, rekla je Gasempur.

Izazovi i dalje postoje

Ipak, prepreke ostaju. Da bi se laboratorijska demonstracija prenela u komercijalne uređaje, potrebno je:

• skalirati hardver,
• usavršiti metode obuke,
• dokazati da adaptivni zraci mogu da funkcionišu u realnom svetu – brzo i pouzdano.

Obećanje bežičnih veza sa propusnošću blizu jednog terabita u sekundi sada je na vidiku – ali put oko prepreka, i fizičkih i tehnoloških, još uvek je krivudav.

Izvor: Techradar