Molecular Communication – Inspirert fra Biological Communication Network

I forrige blogg snakket vi om den forskjellige kategorien optisk kommunikasjon som bruker LED-lys for dataoverføring, kjent som “Light Fidelity”. I denne bloggen skal vi diskutere en annen kommende teknologi innen kommunikasjonsfeltet kalt molekylær kommunikasjon.

Til dato bruker metodene og måtene for kommunikasjon på elektromagnetiske og akustiske bølger, kobbertråder, optiske fibre og andre komponenter. Det er imidlertid en annen måte å kommunisere på som mange av oss ikke vet om. Kommunikasjonen som skjer i et biologisk system. Alle de biologiske systemene er nettverk av interkommuniserende elementer på alle nivåer molekyler, celler, vev, organismer, populasjoner, mikrobiomer, økosystemer og så videre.

Kunnskapen om denne kommunikasjonsmetoden for biologiske systemer ble grunnlaget for oppfinnelsen av denne nye kommunikasjonsteknologien kalt Molecular Communication.

Les også: 21 Big Technologies of the Next Decade – Del 1

Hva er Molekylær kommunikasjon?

Molekylær kommunikasjon er en nanonettverksdesignstrategi som jobber mot faktisk design og kontroll av kommunikasjonssystemer i nanoskala. Det er mekanismen for kommunikasjon mellom Nano-maskinene over en kort avstand (tivis av mikrometer) som bruker tilstedeværelsen eller fraværet av en valgt type molekyl for å digitalt kode meldinger.

Den molekylære kommunikasjonen vil være nyttig i kommunikasjon i nettverk av tunneler, rørledninger eller uforutsigbare undervannsmiljøer. Elektromagnetisk kommunikasjon er utfordrende i de tidligere nevnte miljøene på grunn av begrensninger som forholdet mellom antennestørrelsen og bølgelengden til det elektromagnetiske signalet.

Molekylær kommunikasjon gjøres ved å overføre informasjonen gjennom molekyler til den spesifiserte destinasjonen. Denne teknologien har en overhånd i alle mekanismene på cellulært og subcellulært nivå som allerede bruker utslipp av molekyler for kommunikasjon.

Grunnleggende prinsipp for arbeid

Nano-nettverket er sammenkoblingen av Nano-maskiner. Nanomaskiner er biologiske eller kunstig skapte enheter eller komponenter i nanoskala som er i stand til å utføre bare svært enkle oppgaver med beregning, sansing eller aktivering i sitt nære miljø. Disse er som byggesteinene samarbeider for å utføre mer komplekse oppgaver og dele forskjellig lokal informasjon. Nanomaskiner kan deles inn i to kategorier:

Biologiske nanomaskiner

Kunstige nanomaskiner

Den molekylære kommunikasjonen består av Sender Nano-maskiner, mottaker Nano-maskiner, bærermolekyler , informasjonsmolekyler og miljøet som disse opererer i. Senderne og mottakerne er biologisk og kunstig skapte Bio-Nano-maskiner som har evnen til å sende ut og fange opp informasjonsmolekylene. Informasjonsdataene flyttes fra avsender til mottaker av transportørene. Bærere i dette systemet er molekylære motorer, hormoner eller nevrotransmittere. Siden den molekylære kommunikasjonen fungerer i det biologiske systemet, er informasjonen som skal bæres proteiner, ioner eller DNA. Miljøet er den vandige løsningen som finnes i og mellom cellene.

De 5 fasene i arbeidet med molekylær kommunikasjon er som gitt nedenfor:

Koding

strong> – Det er fasen der kilden eller avsenderens Bio-Nano-maskin koder informasjonen til informasjonsmolekyler som oppdages av mottakerens Bio-Nano-maskin.

Sender – Det er fasen der en avsender bio-nano-maskin sender ut disse informasjonsmolekylene til miljøet. Det gjøres ved å frigjøre informasjonsmolekylene fra avsenderens bio-nano-maskin.

Forplantning – Forplantning er en vanlig metode som finnes i alle kommunikasjonsteknologier. Utbredelse er fasen der informasjonen beveger seg fra kilden til destinasjonen. Dette er likt for molekylær kommunikasjon også der informasjonsmolekylene beveger seg fra senderens Bio-Nano-maskin gjennom mediet til mottakerens Bio-Nano-maskin.

Motta – Som antydet av ord, det er fasen der mottakerens Bio-Nano-maskin fanger opp informasjonsmolekylene som forplanter seg i miljøet til Bio-Nano-maskinene.

Dekoding – Koding og dekoding er viktigste faser i kommunikasjonsmetodene. I molekylær kommunikasjon under dekoding fanger mottakerens Bio-Nano-maskin opp informasjonsmolekylene, dekoder de mottatte molekylene til en kjemisk reaksjon.

Les også: 21 Big Technologies of the Next Decade – Del 1

Applikasjoner

Denne kommunikasjonen er et helt nytt konsept og vil potensielt muliggjøre mange nye applikasjoner innen bionanoteknologi. Noen av de mulige F Uturbruk av Molecular Communication er:

Informasjonsteknologi – Denne kommunikasjonsteknologien kan bidra til å fremme dagens silisiumbaserte elektriske systemer ved å integrere Bio-Nano-maskinene i dem for kommunikasjon . For eksempel – i fremtiden kan mobilen ha disse Bio-Nano-maskinene for analyse på brikken av biokjemiske signaler mottatt fra menneskekroppen i form av blod og svette.

Drug Delivery System – Den mest lovende bruken av en slik kommunikasjonsteknikk er å se i det medisinske feltet. Molekylær kommunikasjon kan gi medikamentbærere og også mekanismer for å levere medikamenter på en måte som er vennlig for de biologiske systemene. Avsendere av bio-nano-maskiner kan implanteres i menneskekroppen for å avgi stoff eller DNA.

Mikro-elektrokjemiske systemer – Dette domenet tar sikte på å utvikle småskalasystemer som Lab-on- a-brikke. Lab-on-a-chip er den nye teknologien som integrerer biokjemisk analyse og synteseoperasjoner som celleanalyse og bloddiagnose på en liten brikke. Den gir funksjonalitet som manipulering av molekyler på en enkelt brikke som transport av molekyler til spesifikke steder, blanding av to typer molekyler med hverandre og separering av en bestemt type molekyl fra en blanding.

Miljø og Produksjon – Selv om det ikke er noe testet system for det. Men forskere planlegger å bruke denne teknologien for overvåking av miljøet til forskjellige formål som avfallskontroll, forurensningskontroll og global oppvarming og så videre. De eksperimenterer til og med på måter å finne dens bruk i produksjonsindustrien for mønster- og strukturdannelse.

Denne teknologien er et helt nytt paradigme innen kommunikasjonsfeltet. Det gjøres forskning for å vite om dens positive anvendelse i forskjellige sfærer. Medisinsk er sikker på at feltet kan dra nytte av det fordi det er både biologisk og nano i naturen. Siden vi alle er klar over at nanoteknologi er en uatskillelig del av fremtiden og molekylær teknologi handler om kommunikasjon mellom nanomaskiner, føler jeg at det snart vil ta et tempo i utviklingen, og vi vil snart kunne se systemene som bruker den.

_{Les: 0}