صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای

صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای

صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای 733 403 نوفن حامی البرز

صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای

 

پژوهشگران “دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو” در مطالعه اخیرشان موفق به توسعه یک تراشه وای-فای جدید شده‌اند که استفاده از آن در دستگاه‌های اینترنت اشیاء می تواند باعث صرفه‌جویی در مصرف انرژی و سبب شود آنها ۵۰۰ برابر انرژی کمتری مصرف کنند.

تعویض ماهانه باتری یک دوربین امنیتی یا شارژ کردن یک بلندگوی هوشمند کار چندان دشواری نیست اما اگر چندین دستگاه از این قبیل در خانه وجود داشته باشد، تعمیر و نگهداری آنها مشکل خواهد شد و صرفه‌جویی در مصرف انرژی انجام نشده در نتیجه انرژی بیشتری نیز مصرف خواهد شد. اما اکنون به لطف محققان دستگاه‌های اینترنت اشیاء (IoT) دیگر نیازی به منبع تامین انرژی جداگانه، شارژ مکرر یا باتری‌های بزرگ نخواهند داشت.

اینترنت چیزها یا آی‌اوتی (IoT، مخفف Internet of Things) یا “چیزنت” که گاهی “اینترنت اشیاء” نیز برای آن به کار می‌رود، به‌طور کلی اشاره دارد به بسیاری از چیزها شامل اشیاء و وسایل محیط پیرامون‌مان که به شبکه اینترنت متصل شده و توسط اپلیکیشن‌های موجود در تلفن‌های هوشمند و تبلت قابل کنترل و مدیریت هستند. اینترنت چیزها به زبان ساده، ارتباط حسگرها و دستگاه‌ها با شبکه‌ای است که از طریق آن می‌توانند با یکدیگر و با کاربرانشان تعامل کنند. این مفهوم می‌تواند به سادگی ارتباط یک گوشی هوشمند با تلویزیون باشد یا به پیچیدگی نظارت بر زیرساخت‌های شهری و ترافیک (صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای).

مهندسان برق دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو (University of California, San Diego) اخیرا موفق به توسعه یک رادیوی جدید کم مصرف وای-فای شده‌اند که این رادیو در یک تراشه کوچک برای دستگاه‌های اینترنت اشیاء ادغام شده است. این دستگاه با آن‌که بسیار کوچک است و هم‌اندازه دانه‌های برنج است؛ اما راندمان انرژی بسیار بالایی دارد.

این اختراع مبتنی بر تکنیکی به نام “پس پراکندگی” (backscattering) است. فرستنده، سیگنال خود را تولید نمی‌کند، اما سیگنال‌هایی را از دستگاه‌های اطراف (مانند تلفن هوشمند) یا نقطه دسترسی وای-فای دریافت می‌کند و پس از دریافت، سیگنال‌ها را تغییر داده و داده‌های خود را روی آنها رمزگذاری می‌کند و سپس سیگنال‌های جدید را بر روی کانال‌های وای-فای دیگر و یا دستگاه‌های دیگر منعکس می‌کند.

صرفه‌جویی در مصرف انرژی با یک تراشه وای-فای

تراشه مذکور تنها ۲۸ میکرووات برق مصرف می‌کند که ۵۰۰۰ برابر کمتر از رادیوهای استاندارد وای-فای است. در عین حال این تراشه می‌تواند داده‌ها را تا فاصله ۲۱ متر با سرعت ۲ مگابیت بر ثانیه منتقل کند.

این رویکرد به انرژی بسیار کمتری نیاز دارد و انعطاف‌پذیری بسیار بیشتری برای تولید در اختیار تولیدکنندگان لوازم الکترونیکی قرار می‌دهد. با تراشه وای-فای ریز، دستگاه‌های مبتنی بر اینترنت اشیاء دیگر نیازی به شارژ مکرر و باتری‌های بزرگ نخواهند داشت، بلکه دستگاه‌های خانگی هوشمند را قادر می‌کنند تا در بعضی موارد کاملاً بی‌سیم و حتی بدون باتری کار کنند.

پژوهشگران ایتالیایی ترکیب جدیدی ابداع کرده‌اند که نسبت به نور حساس است و می‌تواند به تعدیل فعالیت نورون‌ها کمک کند.

فناوری‌های نوری که می‌توانند برای تعدیل فعالیت‌های نورونی مورد استفاده قرار بگیرند امکان پژوهش در حوزه علوم اعصاب و زیست‌شناسی را فراهم می‌کنند و ابزار نوری به متخصصان علوم اعصاب امکان می‌دهند تا نورون‌ها یا نواحی خاصی از مغز را تحریک و مهار کنند. این ابزار را می‌توان برای بررسی عملکرد مدارها یا نواحی خاصی از مغز و همچنین شناسایی درمان‌های احتمالی جدید برای بیماری‌های عصبی و روانی به کار برد.

پژوهشگران “موسسه فناوری ایتالیا”(IIT) و “دانشگاه پلی‌تکنیک میلان”(Polytechnic University of Milan)، اخیرا نوعی ترکیب جدید حساس به نور ابداع کرده‌اند که می‌توان از آن برای ساخت حسگرهای فتوسوئیچ استفاده کرد. این ترکیب جدید موسوم به “زیاپین 2″(Ziapin2) می‌تواند در ساخت حسگرهایی به کار برود که دمای آنها هنگام برخورد با نور مرئی، افزایش نمی‌یابد. این ترکیب جدید می‌تواند حد فاصلی را میان لایه پلاسما ایجاد کند که دوام بالایی دارد و ظرفیت آن را افزایش می‌دهد.

“گوگلیلمو لانزانی”(Guglielmo Lanzani)، از پژوهشگران این پروژه گفت: پژوهش ما با الهام از دو بررسی انجام شده است. نخستین بررسی، با استفاده از مولکول‌های فتوکرومیک برای جذب نور در سلول‌های زنده صورت می‌گیرد و دومین بررسی نیز ایجاد تغییر در غشای نورون و ظرفیت الکتریکی آن برای ذخیره شارژ است که به تحریک سلول منجر می‌شود.

این ویژگی‌ها هنگام بررسی روی غشای نورون، به مولکول‌های فتوکرومیک امکان دادند تا مانند کلیدهای مکانیکی عمل کنند و با جذب نور و تغییر ظرفیت الکتریکی، به تعدیل ضخامت غشای نورون بپردازند. این روش نهایتا می‌تواند ظرفیتی را برای عملکرد نورون‌ها ایجاد کند.

مولکول‌های فتوکرومیک می‌توانند شکل خود را پس از جذب نور تغییر دهند. این تغییر، برخی از ویژگی‌های آنها از جمله اثرات فضایی، رنگ و ویژگی‌های الکتریکی را تحت تاثیر قرار می‌دهد.

لانزانی ادامه داد: روش‌هایی که در این پژوهش به کار رفتند، به ما امکان دادند تا به یک مکانیسم تحریک غیر حرارتی دست یابیم و حساسیت نسبت به نور را در سلول‌ها و بافت‌های زنده ایجاد کنیم. روش ما، غیر ژنتیکی است یعنی بدون ژن‌درمانی انجام می‌شود و اصلاحات شیمیایی دائمی نیز در سلول انجام نمی‌دهد؛ در نتیجه ابزاری با کمترین میزان تهاجم است.

“فابیو بنفناتی”(Fabio Benfenati)، از پژوهشگران این پروژه گفت: دستاورد اصلی پژوهش ما این است که توانستیم نورون‌ها را بدون نیاز به دستکاری اپتوژنتیک و دخالت مستقیم در کانال‌های یونی غشای نورون تحریک کنیم. ما این کار را با تغییر شکل غشای نورون انجام دادیم که نهایتا موجب شد نورون‌ها از نظر الکتریکی، پایداری بیشتری در تاریکی داشته باشند و انتشار آنها با کمک تحریک نوری صورت بگیرد.

هنگامی که پژوهشگران، پالس‌هایی از نور مرئی را در نورون‌های حامل این ترکیب جدید به کار گرفتند، حالتی گذرا از “بیش‌قطبی”(hyperpolarization) را در آنها مشاهده کردند. اندکی پس از این مرحله، دیپولاریزاسیون صورت گرفت و نهایتا به ایجاد ظرفیت‌های جدیدی منجر شد.

بنفناتی افزود: برنامه ما برای پژوهش بیشتر، دو بخش را شامل می‌شود. ما در بخش نخست این برنامه تلاش می‌کنیم تا کارآیی زیاپین را در تحریک مدارهای شبکیه چشم ارتقا دهیم و در بخش دوم، سعی داریم تا زیاپین، بیشتر محلول در آب باشد و مدت بیشتری در غشای نورون باقی بماند.

 

منبع: ایسنا

 

دیگر اخبار مرتبط با نوآوری:

پژوهشگران دانشگاه صنعتی خواجه‌نصیر و تیم‌های علمی از دانشگاه پکن با همکاری محققان بین المللی، مطالعه‌ای درباره جذب دی‌اکسیدکربن (CO₂) در هگزادکان انجام داده‌اند که نتایج آن می تواند به توسعه مدل‌های پیش‌بینی دقیق‌تر و هوش مصنوعی برای مدیریت منابع هیدروکربنی و ذخیره‌سازی کربن کمک کنند به گزارش ایسنا، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی با همکاری تیم های علمی از دانشگاه علوم زمین چین و دیگر مؤسسات تحقیقاتی بین‌المللی این تحقیق را با هدف بهبود فرآیندهای ذخیره‌سازی زیرسطحی CO₂ و
  گروهی از محققان ژاپنی یک پوست مصنوعی برای ربات‌ها ایجاد کرده‌اند که درد را احساس می‌کند (ساخت پوست مصنوعی که درد را حس می‌کند). گروهی از محققان در ژاپن روی یک پوست مصنوعی کار می‌کنند که می‌تواند به ربات‌ها کمک کند تا با انسانها همدردی کنند که این امر می‌تواند باعث شود ربات‌ها از ماشین‌های بی‌روح به موجودات زنده واقعی تبدیل شوند. یک گروه تحقیقاتی در دانشگاه اوزاکا در ژاپن روی یک پوست مصنوعی کار می‌کنند که می‌تواند به
  دانشمندان دانشگاه ملی سنگاپور موفق به ابداع یک غشای فوق جاذب به شکل کفی کفش شده‌اند که با جذب رطوبت و عرق پا از آبی به صورتی تغییر رنگ می‌دهد و می‌تواند منجر به ساخت فناوری‌های الکترونیکی پوشیدنی شود که از عرق بدن برای تامین نیرو استفاده کنند. عرق کردن بدن برای خنک نگه داشتن بدن مهم است، اما عرق ریزی بیش از حد نیز خوشایند نیست. اکنون محققان دانشگاه ملی سنگاپور(NUS) غشای جدیدی تولید کرده‌اند که می‌تواند عرق
  یک استارت آپ لنز چشمی مجهز به واقعیت افزوده ارائه کرده که به کاربر اجازه می دهد با تمرکز بر روی یک آیکون اپلیکیشنی را فعال کند ( فعال شدن لنز چشمی ). استارت آپMojo Vision که روی «رایانش نامرئی» تمرکز دارد از یک لنز چشمی هوشمند رونمایی کرده که واقعیت افزوده را در حوزه دید کاربر نمایش می دهد و نمایشگری همراه اطلاعات و نوتیفیکیشن ها ارائه و به کاربر اجازه می دهند روی نقاط مشخصی تمرکز کند. استارت
  محققان از تولید نوعی سلول خورشیدی فوق سبک منعطف و بسیار سبک خبر داده اند که در آینده برای تأمین انرژی ساعت‌های هوشمند قابل استفاده است. ساعت‌های هوشمند مبتنی بر سلول‌های خورشیدی روز به روز در حال محبوب تر شدن هستند و انتظار می‌رود استفاده گسترده از آنها با اختراع سلول خورشیدی فوق سبک و منعطف تسهیل شود. خروجی برق این سلول خورشیدی فوق سبک به ازای هر گرم برابر با ۹.۹ وات است. لذا از آن می‌توان برای
ایلان ماسک می‌گوید ربات‌های جراح با کمک هوش مصنوعی تنها در سه سال آینده از جراحان انسانی بهتر خواهند شد. به گزارش ایسنا، ایلان ماسک در تازه‌ترین اظهار نظر خود ادعا کرده است که ربات‌های جراح مجهز به هوش مصنوعی تنها ظرف سه سال آتی از انسان‌ها پیش خواهند گرفت. این در حالی است که یک متخصص می‌گوید ایلان ماسک بیش از حد خوش‌بین است، زیرا سال‌ها آزمایش مقایسه‌ای لازم است تا ربات‌ها بتوانند روی انسان‌ها جراحی کنند. ایلان ماسک
  در چین روشی جدید برای تزریق انسولین به بدن ابداع شده که نیازی به استفاده از سوزن ندارد و مهم‌ترین مزیت آن کاهش درد و رنج ناشی از استفاده مداوم از سوزن است. افراد مبتلا به دیابت باید به طور مرتب به خود انسولین تزریق کنند تا سطح قند خون آنها تنظیم شود. تعداد این موارد تزریق بستگی به نوع دیابت افراد از دو تا چهار بار در روز متفاوت است. تزریق مداوم انسولین با سوزن باعث تشکیل سلول‌های
  محققان مشعول توسعه ایمپلنتی حاوی سلول های مهندسی شده هستند که ساعت بیولوژیک بدن را تنظیم و به سربازان و نیروهای اورژانس کمک می کند پس از اختلال در خواب، سریع توازنشان را به دست بیاورند. محققان دانشگاه نورث وسترن با بودجه دریافت شده از سازمان DARPA، مشغول توسعه دستگاهی هستند که ساعت بیولوژیک بدن انسان را کنترل می‌کند. این ایمپلنت شامل سلول‌های مهندسی شده‌ای است که به اندازه بدن انسان، پپتیدهای مورد نیاز برای تنظیم ساعت بیولوژیک تولید
  گروهی از محققان بین‌المللی موفق به ساخت (اولین دستگاه دومنظوره نوری جهان) دیودهای مبتنی بر پروسکایت (perovskite) شده‌اند که همزمان توانایی ساطع کردن و شناسایی نور را دارند. منابع نوری و ردیاب‌ها مؤلفه‌های اصلی اولین دستگاه دومنظوره نوری جهان بی شمار فناوری در بازار هستند. به عنوان مثال، دیودهای ساطع کننده نور(LED) معمولاً به عنوان منبع نور در نمایشگرها و سایر فناوری‌ها مورد استفاده قرار می گیرند، در حالی که از فوتودیودها برای تشخیص نور در حسگرها، تصویربرداری و
  گفته می‌شود فناوری جدیدی که یک فانوس را با آب‌نمک روشن می‌کند از فانوس‌های خورشیدی قابل اطمینان‌تر است و در موارد اضطراری نیز می‌تواند از ادرار استفاده کند! یک استارتاپ کلمبیایی موسوم به "ای-دینا"(E-Dina) که در زمینه انرژی‌های تجدیدپذیر فعالیت می‌کند، یک فانوس بی‌سیم به نام "واتر لایت"(WaterLight) تولید کرده است که آب‌نمک را به برق تبدیل می‌کند و از قابلیت اطمینان بیشتری نسبت به لامپ‌های خورشیدی برخوردار است. ضمن اینکه در شرایط اضطرار می‌تواند از ادرار نور تولید
محققان الیاف کامپوزیتی مبتنی بر اکسید گرافن ساختند که می‌توان آنها را به عنوان عضلات مصنوعی به‌کار گرفت. این الیاف سرعت پاسخ‌دهی بالا و دوام قابل توجهی دارند. محققان دانشگاه پنسیلوانیا، الیاف کامپوزیتی را با ترکیب اکسید گرافن (GO) با پلیمرهای انعطاف‌پذیر و رسانا ساخته‌اند که می‌تواند به قدرت مکانیکی، سختی و فعالیتی دست یابند که از عضلات موجودات زنده پیشی بگیرد. این تیم ترکیبی از نانوذرات اکسید گرافن و پلی (۳،۴-etylenedioxythiophene) پلی استایرن سولفونات (PEDOT: PSS) را به صورت
  محققان با الهام از شیوه ذخیره چربی در بدن انسان، ساخت باتری از جنس روی ساخته اند که ذخایر انرژی را در سراسر بدن ربات ذخیره می کند. گروهی از محققان دانشگاه میشیگان ساخت باتری های بیومورفیکی ساخته اند که به ربات ها کمک می کند تا به وسیله سیستمی شبیه ذخایر چربی در بدن انسان، انرژی را تا ۷۲ بار بیشتر از باتری های معمولی ذخیره کنند. این ایده با تقلید از منابع انرژی ساخته شده که در