Наносети

1. Определение

Наносети – самоорганизующиеся междисциплинарные сети (пересечение теории связи, физической химии и биологии), отличительной особенностью которых является использование молекул как носителей информации и сигнализации между узлами.

2. История создания и развития

История появление наносетей уходит корнями во времена изобретение микроскопов и изучение молекулярного строения веществ. О применении устройств, размер которых составляет от нескольких нанометров до микрометра, в сфере коммуникаций впервые заговорил Ричард Фейнман в 1960-х годах. Тогда он описал принцип использование нанотехнологий в компьютерной области, предположил возможные проблемы и открывающиеся возможности. Развитие МЕМС (микроэлектромеханические системы) в 1960-90х годах подтолкнуло к созданию нанороботов или по другому молекулярных роботов (англ. «molecular machine»). 

Радиочастотные технологии, которые используются для обеспечения беспроводной связи, имеют определенные недостатки, как, например, ограничение полос частот. В последнее десятилетие в связи с популяризацией концепции Интернета вещей и повсеместного увеличения количества устройств, подключенных к сети, была предложена идея построения сетей совершенно нового типа, а именно передача информации при помощи перемещения микрочастиц вещества. Такие сети получили название «наносети». 

В настоящее время нанороботы являются одной из основополагающих составляющих наносетей. В 2010 году появился первый журнал «Nano communication networks», публикующий статьи с тематикой построения и развития наносетей. В 2014 году была проведена Международная конференция по нано вычислениям и коммуникациям. В 2015 году данной областью заинтересовалась организация IEEE, и в результате в 2016 году был выпущен первый стандарт, касающийся наносетей - IEEE 1906.1 «Recommended Practice for Nanoscale and Molecular Communication Framework», описывающий терминологию, цели и задачи области, предлагающий эталонную модель и параметры новой сети. 

3. Технические характеристики

В качестве узлов сети могут использоваться живые организмы (например, бактерии), синтезированные феромоны – вещества, вызывающие какую-либо реакцию, и искусственные приемо-передатчики (нанороботы). 

По своей структуре нанороботы практически полностью повторяют строение клетки живого организма, так ядро клетки это процессор в нанороботе, днк – устройство памяти, рецепторы клетки замещаются сенсорами, митохондрии – элементы питания (батареи), щелевые контакты – передатчики данных, жгутик – актуатор и т.д.

Доступ во внешнюю сеть наносети получают из BAN (нательных сетей) – через умные часы, фитнес-браслеты, умный текстиль, вживляемые гаджеты, и PAN (персональные сети) – смартфоны, планшеты и т.д. посредством радиочастотных беспроводных технологий. 

4. Кейсы применения

Наносети могут использоваться для  изучения и лечения неврологических расстройств, предотвращения роста злокачественных опухолей и других болезней, возникающих из-за нарушений на клеточном уровне. 

Системы, основанные на наносетях, новые системы, основанные на молекулярной коммуникации, могут обеспечивать целенаправленную доставку лекарств без затрагивания здоровых клеток, борьбу с вредителями в сельском хозяйстве, обнаружение пострадавших в ходе природных катаклизмов или военных действий, мониторинг состояния окружающей среды и т.д.

5. Полезные ссылки

Источники:

  1. https://www.journals.elsevier.com/nano-communication-networks
  2. http://conan.diei.unipg.it/lab/index.php/research/nanonetworks
  3. Atakan, B. Molecular Communication and nanonetworks / B. Atakan // Springer; 2014. – 184 p.
  4. http://www.comsoc.org/tmbmc

Читайте также