علماء يبتكرون طريقة جديدة لتحقيق سرعات تيرابت لاسلكيًا حول العوائق باستخدام التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي والأسطح الفوقية

لطالما واجه الباحثون صعوبات جمة في مجال الاتصالات ذات الترددات الفائقة العالية، فإشاراتها الحساسة للغاية تتلاشى بسهولة عند اصطدامها بعوائق طبيعية كالجدران أو الأثاث أو حتى حركة الأفراد، مما يعيق الإرسال الفعال ويؤدي إلى توقف الاتصال الحديث. ومع ذلك، يقدم نهج جديد من مهندسي جامعة برينستون بصيص أمل بأن هذه الحواجز قد لا تكون عوائق دائمة، على الرغم من أن الانتقال من التجربة إلى النشر في العالم الحقيقي لا يزال غير مؤكد.

في المستقبل القريب، قد تتمكن إشارات Wi-Fi المدعومة بالذكاء الاصطناعي من تحديد المحتويات داخل الصناديق أو الأدوات المخفية في درج. هذا التطور الواعد، والذي يُطلق عليه اسم "مفتاح الإضاءة" الذكي، يمكن أن يعزز سرعة الشبكات فائقة النطاق بمعدل يصل إلى 1000 مرة، ليواكب بذلك المتطلبات المتزايدة لتقنيات الذكاء الاصطناعي العام (AGI) والذكاء الفائق. ومع ذلك، هناك تحذير مثير للقلق: قد يستغل المجرمون الذكاء الاصطناعي لالتقاط الأصوات عبر الجدران السميكة مستخدمين عيوبًا في ميكروفونات أجهزة الكمبيوتر المحمولة الشائعة.

من التجارب الفيزيائية إلى الإرسال التكيفي

ليست فكرة ثني الإشارات لتجنب العوائق جديدة. لقد عمل المهندسون منذ فترة طويلة مع "أشعة إيري" (Airy beams)، التي يمكن أن تنحني بطرق يمكن التحكم فيها. ومع ذلك، كان تطبيقها على البيانات اللاسلكية معوقًا بسبب القيود العملية. يوضح هاوز تشن، أحد الباحثين المشاركين في هذا المشروع، أن معظم الأعمال السابقة ركزت على إظهار أن هذه الأشعة يمكن أن توجد، وليس على جعلها قابلة للاستخدام بفعالية في بيئات غير متوقعة. تكمن المشكلة في أن كل منحنى يعتمد على عدد لا يحصى من المتغيرات، ولا توجد طريقة مباشرة لمسح أو حساب المسار المثالي.

لجعل الأشعة مفيدة وعملية، استعار الباحثون تشبيهًا من الرياضة. فبدلاً من حساب كل تسديدة بدقة متناهية، يتعلم لاعبي كرة السلة من خلال الممارسة المتكررة ما ينجح في سياقات مختلفة. يشير تشن إلى أن فريق برينستون استهدف عملية مماثلة، مستبدلاً الرياضيين الذين يعتمدون على التجربة والخطأ بشبكة عصبية مصممة خصيصًا لتكييف استجاباتها.

بدلاً من إرسال الأشعة فعليًا لكل عائق ممكن، قام طالب الدكتوراه أتسوستي كلودزي ببناء جهاز محاكاة سمح للنظام بالممارسة افتراضيًا. قلل هذا النهج بشكل كبير من وقت التدريب مع الاستمرار في ترسيخ النماذج في فيزياء أشعة إيري.

بمجرد التدريب، تمكن النظام من التكيف بسرعة فائقة، باستخدام سطح فوقي (metasurface) مصمم خصيصًا لتشكيل الإرسالات. على عكس العاكسات التقليدية، التي تعتمد على هياكل خارجية، يمكن دمج السطح الفوقي مباشرة في جهاز الإرسال، مما سمح للأشعة بالانحناء حول العوائق المفاجئة، والحفاظ على الاتصال دون الحاجة إلى خط رؤية واضح. أظهر الفريق أن الشبكة العصبية يمكنها اختيار مسار الشعاع الأكثر فعالية في السيناريوهات المزدحمة والمتغيرة، وهو أمر لا تستطيع الطرق التقليدية تحقيقه. كما تدعي أن هذه خطوة نحو تسخير نطاق التيرتز الفرعي (sub-terahertz band)، وهو جزء من الطيف يمكن أن يدعم ما يصل إلى عشرة أضعاف البيانات مقارنة بأنظمة اليوم.

الأسطح الفوقية (Metasurfaces): مفتاح الاتصالات اللاسلكية المتطورة

الأسطح الفوقية هي مواد مصممة هندسيًا لتتفاعل مع الموجات الكهرومغناطيسية بطرق غير طبيعية، مما يتيح التحكم الدقيق في خصائص الموجة مثل振幅ها، واتجاهها، واستقطابها. في هذا البحث، تم استخدامها لتوجيه "أشعة إيري" حول العوائق. هذه التقنية المبتكرة تفتح آفاقًا جديدة لتجاوز التحديات التي تواجه الاتصالات اللاسلكية عالية التردد. يمكن للمزيد من المعلومات حول الأسطح الفوقية أن تراجع في مصدر Techxplore و ورقة بحثية من Nature Communications.

أهمية نطاق التيرتز الفرعي

جادلت المحققة الرئيسية ياسامان غاسيمبور بأن معالجة العوائق ضرورية قبل أن يتم استخدام هذا النطاق الترددي لتطبيقات تتطلب الكثير مثل الواقع الافتراضي الغامر أو النقل المستقل بالكامل. قالت غاسيمبور: "يتناول هذا العمل مشكلة طويلة الأمد منعت اعتماد مثل هذه الترددات العالية في الاتصالات اللاسلكية الديناميكية حتى الآن".

لا تزال التحديات قائمة. يتطلب تحويل العروض التوضيحية المختبرية إلى أجهزة تجارية توسيع نطاق الأجهزة، وتحسين أساليب التدريب، وإثبات أن الحزم التكيفية يمكنها التعامل مع تعقيد العالم الحقيقي بسرعة.

قد يكون وعد الروابط اللاسلكية التي تقترب من سرعات التيرابت مرئيًا، لكن المسار حول العوائق، المادية والتكنولوجية، لا يزال متعرجًا.

عبر Techxplore.

ربما يعجبك أيضًا:

• أفضل أدوات الذكاء الاصطناعي التي يمكنك استخدامها الآن.
• قائمة بأفضل أجهزة الكمبيوتر الصغيرة لكل ميزانية.
• يؤكد البيت الأبيض خططًا للحصول على حصة في Intel - وقد يكون يستهدف شركات صناعة الرقائق الأخرى أيضًا.

إيفوسا أودينموين، صحفي مستقل. يكتب إيفوسا عن التكنولوجيا لأكثر من 7 سنوات، مدفوعًا في البداية بالفضول ولكن الآن مدفوعًا بشغف قوي بالمجال. يحمل درجة الماجستير والدكتوراه في العلوم، مما وفر له أساسًا قويًا في التفكير التحليلي. طور إيفوسا اهتمامًا شديدًا بسياسة التكنولوجيا، واستكشف على وجه التحديد تقاطع الخصوصية والأمن والسياسة. يتعمق بحثه في كيفية تأثير التطورات التكنولوجية على الأطر التنظيمية والمعايير المجتمعية، لا سيما فيما يتعلق بحماية البيانات والأمن السيبراني. عند انضمامه إلى TechRadar Pro، بالإضافة إلى الخصوصية وسياسة التكنولوجيا، يركز أيضًا على منتجات الأمن بين الشركات (B2B). يمكن الاتصال بإيفوسا على هذا البريد الإلكتروني: udinmwenefosa@gmail.com.

يجب عليك تأكيد اسم العرض العام الخاص بك قبل التعليق. يرجى تسجيل الخروج ثم تسجيل الدخول مرة أخرى، وسيُطلب منك بعد ذلك إدخال اسم العرض الخاص بك.

اقرأ المزيد:

• إشارات Wi-Fi قريبًا بواسطة روبوتات تعمل بالذكاء الاصطناعي لتحديد الأشياء داخل الصناديق - أو حتى الأدوات المخفية في درج.
• اختراق "مفتاح الإضاءة" الذكي قد يؤدي إلى جعل الشبكات فائقة النطاق أسرع 1000 مرة، في الوقت المناسب تمامًا لتقنيات الذكاء الاصطناعي العام والذكاء الفائق.
• المجرمون التقاط صوتك عبر جدار خرساني سميك بفضل الذكاء الاصطناعي وعيب في ميكروفونات الكمبيوتر المحمول الشائعة.
• انسَ Starlink - تقنية الإنترنت عبر الأقمار الصناعية الصينية هذه قادرة على سرعات 1 جيجابت في الثانية وهي أسرع بخمس مرات.
• سرعات الإنترنت أسرع 3.5 مليون مرة من متوسط ​​الولايات المتحدة ممكنة باستخدام تقنية كابل الألياف الضوئية الحالية - فكيف تبدو سرعة 1,020,000 جيجابت في الثانية؟
• تسريع البث الرياضي المباشر إلى سرعة الضوء باستخدام شبكات كل الفوتونات (APNs).

أحدث ما في Pro:

• نيفادا تُجبر على إغلاق مكاتب الحكومة بسبب "حادث أمني واسع النطاق للشبكة" - إليك ما نعرفه.
• مراجعة طابعة Bambu Lab H2S ثلاثية الأبعاد.
• ما مدى ثقتك في السحابة الخاصة بك؟ يستغل المتسللون نقاط الضعف لاستهداف العملاء - إليك ما نعرفه.
• تم العثور على برامج ضارة خبيثة في تطبيقات Android بأكثر من 19 مليون عملية تثبيت - إليك كيفية البقاء آمنًا.
• الشركات التي تنفق الكثير على SaaS قد تكلفها أكثر من مجرد المال.
• كيف يعيد الذكاء الاصطناعي وعصر التخصيص الفائق تشكيل استراتيجيات الأعمال.

أحدث الأخبار:

• هذه النظارات الذكية الجديدة الرائعة ذات الشاشة تضع Meta في وضع التحذير.
• "فقط اعتمد على التوافق مع الإصدارات السابقة" - لا تصل مجموعات تطوير Switch 2 إلى بعض الاستوديوهات، وقد تكون هذه خطوة متعمدة من Nintendo.
• تحصل رسائل Google على سلاح جديد للحفاظ على سلامتك من عمليات الاحتيال التي تتضمن انتحال الشخصية - إليك كيفية عمله.
• سيُعرض عرض Nintendo Direct القادم الشهر المقبل، في الوقت المناسب تمامًا للذكرى الأربعين لـ Super Mario Bros.
• تاريخ إطلاق iPhone 17 الرسمي حيث ترسل Apple دعوات لحدث "مذهل" - إليك 5 أشياء تتوقعها.
• تشير تسريبات Leica M11-V إلى أن الكاميرا المثيرة للجدل قد تكون أرخص سلسلة M حتى الآن.

أحدث المقالات:

• يستخدم هذا القرص الدوار الرائع بشكل لا يصدق قرصًا قابلاً للإزالة بدلاً من أي أدوات تحكم مرئية - إنه حلم الحد الأدنى الغريب.
• غمرني شاشة LG Ultragear GX9 Gaming Monitor بشاشتها OLED الواسعة والغنية، ولا أريد إعادتها.
• يحتوي Lenovo Yoga Slim 9i على كل ما تريده تقريبًا في جهاز كمبيوتر محمول يعمل بنظام Windows، ولكنه لا يصل إلى الكمال.
• تبني Google مفاعلًا نوويًا صغيرًا في تينيسي لتشغيل مراكز البيانات الخاصة بها.
• أختبر تقنية المنزل الذكي من أجل لقمة العيش، وهذه هي كاميرات المراقبة الخارجية الثلاث التي أوصي بها لعائلتي وأصدقائي.