Введение в наносети

связи и передачи данных
(seti.sut.ru)

LTS.PTO@YANDEX.RU

работать с иностранной научно-технической литературой;
Расширить угол восприятия телекоммуникаций, за пределы

приложения Интернета Вещей

И о том как это может повлиять на

телекоммуникаций сильно влияют на наш образ жизни

для коммуникации между людьми.

количество устройств, подключенных к сети, превысило численность населения Земли

при помощи телекоммуникационной сети?
Для этого нужно снабдить предметы устройствами связи,

которая обеспечивает возможность предоставления более сложных услуг путем соединения друг

лет концепция IoT, вероятно, будет активно развиваться и создаст новое

термина наносети.

Наносеть – сеть объединяющая наномашины.

Наномашины – это устройства

электронных систем:
Развития биокомпьютеров
Разработка биологических устройств по функционалу схожих с электронными
Создание

в крови у больных диабетом
Мониторинг сердца
«Умные» лекарства (доставляются непосредственно к

информации между наномашинами осуществляется за счет перемещения вещества
Взаимодействие между наномашинами

излучения с использованием компонентов на основе новейших наноматериалов
Для коммуникации используется

– СПМ принятого сигнала;
LP – потери сигнала в пространстве;
LA –

Формула передачи в терагерцовом диапазоне:

потребует использования очень высоких резонансных частот (более 100 ТГц)
РЕШЕНИЕ:
Применение антенн

атомов углерода толщиной в один атом (первый известный истинно двумерный

Высокая механическая жесткость (жестче чем бриллиант, в 300 раз крепче стали)
Рекордно большая теплопроводность
Самый тонкий и легкий в мире материал
Проводит электричество намного лучше меди

Графен впервые экспериментально получен в 2004 А. Геймом и К.Новоселовым (Нобелевская премия 2010).

излучать электромагнитные волны в терагерцовом диапазоне

энергии от вибраций

внешних устройств, по аналогии с пассивными RFID метками.

Применение графена позволило создать транзистор размером 1 нм.
Частота работы графенового

информации, закодированной в молекулах
Молекулярные трансиверы легко интегрировать в нано устройства

процессор
Митохондрия
= Биологическая батарея
Щелевые каналы
= Молекулярные передатчики
Жгутик
= Биологический

Химические рецепторы
= Биологические сенсоры/молекулярные приемники

кислот
Кислорода
АТФ – универсальный источник энергии для всех биохимических процессов

выполняют функцию процессора, считывают и обрабатывают информацию ДНК и синтезируют

Биологическая память и процессор

Белок

Рибосомы

Аминокислоты

ДНК

м)
Молекулярные моторы
Молекулярная диффузия
Хемотаксис
Перенос молекул в атмосфере

молекулярном моторе может содержаться «груз» (например, сообщение).

сообщением
к мотору
Молекулярные
моторы
перемещаются
вдоль линий

Изъятие
молекул
с сообщением
из молекулярного
мотора
Интерпретация

Молекулярные моторы

щелевые
каналы клетки
Молекулы
распространяются
в среде
посредством
диффузии
Поглощение
молекул
принимающей

Интерпретация
полученной
информации,
в зависимости
концентрации
молекул

Молекулярная диффузия

2 мкм,
диаметр 1 мкм

трансферные области  регулируют поведение бактерии
Плазмид
Трансферная
область
Активная область
Сообщение
1 – хромосомная

Плазми́ды — небольшие молекулы ДНК, физически отдельные от геномных хромосом и способные реплицироваться автономно

показывает один из возможных способов 2-х битного кодирования
Thymine (T)
Adenine

00

Thymine (T)

Adenine (A)

01

Guanine (G)

Cytosine (C)

10

11

Guanine (G)

Cytosine (C)

ATCCGTA…..

TAGGCAA….

ATCCGTA…..

TAGGCAA….

ADRESSING

INFORMATION

PACKET STRUCTURE

2-BIT STRUCTURE

при непосредственном контакте двух бактериальных клеток

Передача плазмида осуществляется через специальные каналы (Pili)

Pili
Plasmid

Plasmids

Pili

Pili
connection

(Bacillus) , так и между представителями разных видов (Bacillus and

бактерии.
Бактерии движутся в сторону приемника

Плазмид
изымается из
бактерии,
информация

Кодирование

Передача

Распростра-
нение

Прием

Декоди-
рование

Классическая теория связи

Хемотаксис

обеспечивающий химическую коммуникацию между особями одного вида.

~ 1-10 м
Феромоны
Tx
Rx
Феромонный трансивер
Феромонный

Ветер

Химические
рецепторы
приемника
реагируют
на молекулы
Интерпретация
полученной
информации
в зависимости

Кодирование

Передача

Распростра-
нение

Прием

Декоди-
рование

Классическая теория связи

Коммуникации на дальние расстояния. Феромоны.

1мм
Система остается достаточно стабильной даже когда нейроны начинают погибать

коммуникации между клетками

быть основаны на использовании традиционных для биологических сетей способов передачи

Концепция основана на тезисах:
На текущий момент, параметры передачи в молекулярных наносетях не подходят для передачи «традиционных» видов информации (видео, картинки, голос и т.д.)
Функциональность целостного многоклеточного организма существенно превышает возможности входящих в его состав более простых организмов, это достигается благодаря взаимодействию между одноклеточными организмами входящими в состав многоклеточного организма.
Сети связи и способы передачи информации существующие в сложном организме, являются продуктом длительного, естественного процесса оптимизации и являются вполне эффективными для решения задач обмена информацией между клетками.

интеграции
Artificial cell
Biological cell
Communication between cells
Connection with body gateway

в организме человека

и микромиром (микроорганизмами, нановещами)
Главный тезис:
сложный многоклеточный организм - это
совокупность

Что это сулит?
- создание биологических процессоров;
- прорыв в области биомедицинских технологий;
- прорыв в области природосберегающих технологий;

много времени
Однако, некоторые промежуточные результаты и первые практические внедрения

F. Akyildiz
S. Balasubramaniam