Включите внутричерепное радио

То направление биоэлектроники, которое изучает возможность модифицирования человеческого тела различными электронными устройствами, является одним из самых спорных отраслей науки. Но, несмотря на дебаты о допустимости превращения человека в киборга, исследования в этой области продолжаются. На днях Массачусетский технологический институт представил микрочип, который вживляется в ухо и может принимать любые виды сигналов.

Профессор компьютерных наук Раул Сарпешкар и его студент Саумаджит Мандал разработали принципиально новый вид энергонезависимого электронного чипа, который имплантируется в улитку внутреннего уха и может принимать различные виды сигналов – радиовещания, телевидения и других беспроводных сетей. Особенностью ушной улитки является то, что именно здесь происходит преобразование колебаний звуковых сигналов в нервные импульсы.

Изобретение американских инженеров ставит сразу два рекорда среди радиоприемных устройств. Во-первых, оно срабатывает быстрее любого созданного ранее анализатора радиочастотного спектра, а во-вторых – обладает невероятно низким энергопотреблением.

Приемник повторяет функции, размер и форму ушной раковины и может принимать сигнал от мобильного телефона, радиопередатчика, беспроводных интернет-шлюзов и многих других источников. Нетребовательность к электроэнергии достигается за счет использования ряда технологий из области пьезоэлектроники, механики жидкостей и механического преобразования нейронных сигналов.

Природная «улитка» преобразует звуковые волны в нейронные сигналы следующим образом: звук, продвигаясь по лабиринту ушной улитки, создает механические волны. Расположенный в глубине кортиев орган передает колебания через мембрану и жидкую среду волосковыми клеткам, которые, в свою очередь, преобразуют механические движения в электрический сигнал. И уже эти импульсы передаются по нерву улитки в головной мозг.

Слуховой аппарат человека устроен таким образом, что верхняя и нижняя планка слышимых частот различается в сто раз – 10000 и 100 герц соответственно. Сарпешкар предложил конструкцию чипа, в котором между границами диапазона будет разница в миллион раз. При таком охвате в зону действия микросхемы попадает большая часть радиочастот.

В остальном конструкция чипа практически повторяет ушную улитку и кортиев орган, лишь с той разницей, что мембрана и жидкость заменены на катушки индуктивности и конденсаторы, а волосковые клетки – на транзисторы. При этом построение на базе технологии RFID позволило сократить энергопотребление почти в сто раз, делая микросхему достаточно энергонезависимой.

По замыслу конструкторов, внутреннее радио будет постоянно сканировать частоты окружающего пространства на наличие радиосигналов. Выбор канала связи будет производиться мысленным приказом – Сарпешкар и Мандал уверяют, что это очень простой в реализации механизм, в котором нейронные сигналы преобразуются в микроэлектронные импульсы. В настоящее время инженеры работают над системой обратной связи, а также патентуют устройство на совместимость с основными видами программного обеспечения для приема радиосигнала.

Кроме того, ученые ищут способ эффективно использовать умение чипа подключаться к беспроводным интернет-каналам. Им нужно придумать систему визуализации получаемых данных, поскольку, в противном случае, использование протоколов WiFi и WiMAX так и останется бесполезной нагрузкой устройства.

Сарпешкар признает, что идея встроенного радио была позаимствована у самой природы. Сложно было пройти мимо органа, который исправно функционирует вот уже более 100 миллионов лет. «Мы может добывать интеллектуальный ресурсы природы, чтобы создавать полезные для людей устройства, - говорит профессор. – Это такой же процесс, как добыча материальных ресурсов, которую человечество уже давно постигло».

Павел Урушев