Επαναστατικό τσιπ από το ΜΙΤ μειώνει την κατανάλωση ενέργειας και αυξάνει την αυτονομία

Μια ομάδα ερευνητών ανέπτυξε ένα νέο ασύρματο τσιπ που υπόσχεται να αλλάξει ριζικά το τοπίο στις τηλεπικοινωνίες. Το τσιπ αυτό καταναλώνει λιγότερη ενέργεια, εξασφαλίζοντας μεγαλύτερη αυτονομία μπαταρίας Παράλληλα προσφέρει πιο σταθερές και αξιόπιστες συνδέσεις για κάθε είδους συσκευή, από έξυπνους θερμοστάτες μέχρι αισθητήρες σε εργοστάσια.

Τα προφανή οφέλη

Οι ερευνητές που προέρχονται από το MIT, το Πανεπιστήμιο της Βοστώνης και το Northeastern University επικεντρώθηκαν τόσο στη βελτίωση της απόδοσης των σημερινών συσκευών όσο και στην προετοιμασία για μελλοντικά πρότυπα, όπως το 6G, που απαιτούν υψηλή ενεργειακή απόδοση/υψηλά ενεργειακά αποθέματα. 

Πώς λειτουργεί η νέα τεχνολογία

Όπως διαβάζουμε στο The Brighter Side News, το κλειδί της καινοτομίας είναι ένας νέος τρόπος «διαμόρφωσης» των σημάτων, δηλαδή του τρόπου που τα ψηφιακά δεδομένα μετατρέπονται σε σήματα για μετάδοση. Οι συμβατικές μέθοδοι χρησιμοποιούν ομοιόμορφα διατεταγμένα σήματα για να αποφευχθεί η παρεμβολή. Αν και λειτουργούν καλά, δεν είναι πολύ ευέλικτες και σπαταλούν ενέργεια, όταν οι συνθήκες μετάδοσης δεν είναι ιδανικές.

Για αυτούς τους λόγους, η ερευνητική ομάδα αποφάσισε να εφαρμόσει μια πιο έξυπνη λύση, τη λεγόμενη «μη ομοιόμορφη διαμόρφωση», που προσαρμόζεται στην ποιότητα του σήματος. Αυτό μειώνει την κατανάλωση ενέργειας, αλλά συνήθως αυξάνει τον κίνδυνο λαθών, καθώς ο δέκτης μπορεί να μπερδευτεί για το πού τελειώνει το ένα σύμβολο και αρχίζει το επόμενο. Για να αντιμετωπιστεί αυτό, προστέθηκαν μικρά «bits στήριξης» ανάμεσα στα σήματα. Αυτά βοηθούν τον δέκτη να διακρίνει τα δεδομένα σωστά. Με αυτό τον απλό αλλά αποτελεσματικό τρόπο, το τσιπ διατηρεί την εξοικονόμηση ενέργειας της μη ομοιόμορφης διαμόρφωσης χωρίς τα συνηθισμένα προβλήματα ακρίβειας.

Ο αλγόριθμος που λύνει τα προβλήματα θορύβου

Ένα σημαντικό στοιχείο της επιτυχίας του συστήματος είναι ο αλγόριθμος αποκωδικοποίησης GRAND, που σημαίνει “Guessing Random Additive Noise Decoding”. Αντί να προσπαθεί να αποκωδικοποιήσει τα μηνύματα απευθείας, ο GRAND υπολογίζει ποιο είδος θορύβου τα παραμόρφωσε και το αφαιρεί, αποκαθιστώντας την αρχική πληροφορία. Με αυτόν τον τρόπο, ο δέκτης χειρίζεται σωστά τα bits στήριξης, καθαρίζοντας το σήμα χωρίς να ξοδεύεται επιπλέον ενέργεια.

Το νέο τσιπ είναι μικρό και ευέλικτο, κατάλληλο για πολλές συσκευές, από gadgets σπιτιού μέχρι βιομηχανικά εργαλεία. Μπορεί να ενσωματωθεί σε υπάρχοντα συστήματα χωρίς σημαντικές αλλαγές. Σύμφωνα με τη μελέτη που δημοσιεύεται στο περιοδικό IEEE Explore, προκαλεί μόνο το ένα τέταρτο των λαθών που εμφανίζουν τα παραδοσιακά συστήματα με τις καλύτερες μεθόδους εξοικονόμησης ενέργειας, ενώ συγχρόνως μειώνει τα λάθη ακόμα και σε σύγκριση με παλιότερες, πιο σταθερές τεχνικές.

Στόχος είναι η περαιτέρω βελτίωση του τσιπ, με ακόμα μεγαλύτερο περιορισμό των σφαλμάτων και ενσωμάτωση νέων μεθόδων εξοικονόμησης ενέργειας. Επιπλέον, εξετάζονται τρόποι ώστε να προσαρμόζεται αυτόματα στις συνθήκες μετάδοσης και σε συνδυασμό με την ελάχιστη δυνατή ενεργειακή κατανάλωση.