Khoa học tự nhiên

Truyền dữ liệu không dây bằng từ trường (30/09/2015)

Các kỹ sư tại Đại học California, San Diego đã trình diễn kỹ thuật truyền dữ liệu không dây mới bằng cách gửi các tín hiệu từ tính qua cơ thể người. Các nhà nghiên cứu cho biết, công nghệ mới này có thể giúp giảm lượng điện năng tiêu thụ và đưa đến một phương thức truyền dữ liệu an toàn hơn giữa các thiết bị điện tử mang trên người, đem lại một thay thế cải tiến cho các hệ thống truyền dữ liệu không dây hiện nay.

Jiwoong Park, tác giả chính của nghiên cứu, trình diễn truyền dữ liệu giữa hai cánh tay sử dụng nguyên mẫu truyền dữ liệu qua cơ thể bằng từ trường được phát triển tại Đại học California, San Diego.

Trong khi công trình nghiên cứu này vẫn còn là một trình diễn chứng minh khái niệm, các nhà nghiên cứu hình dung ra việc phát triển nó thành một hệ thống không dây tiêu thụ năng lượng cực thấp có thể dễ dàng truyền dữ liệu quanh cơ thể người. Một ứng dụng của công nghệ này là mạng cảm biến không dây theo dõi sức khỏe của cả cơ thể.

“Trong tương lai, mọi người sẽ mang trên người nhiều thiết bị điện tử hơn, chẳng hạn như đồng hồ thông minh, vòng đeo tay và các thiết bị theo dõi sức khỏe và tất cả các thiết bị này cần phải trao đổi thông tin với nhau. Hiện nay, các thiết bị này truyền dữ liệu bằng sóng Bluetooth do đó tiêu thụ rất nhiều năng lượng. Chúng tôi đang cố gắng tìm ra những phương thức mới để có thể vừa truyền dữ liệu quanh cơ thể người vừa tiêu thụ ít năng lượng”, GS. Patrick Mercier từ Khoa Điện và Kỹ thuật máy tính tại UC San Diego, người đứng đầu nghiên cứu, cho biết.

Truyền tín hiệu từ tính qua cơ thể người

Nghiên cứu mới này đưa ra một giải pháp cho một số rào cản chính của các hệ thống truyền dữ liệu không dây khác: Để giảm điện năng tiêu thụ khi truyền và nhận dữ liệu, các hệ thống không dây cần gửi các tín hiệu có thể dễ dàng di chuyển từ bên này sang bên kia cơ thể. Công nghệ Bluetooth sử dụng bức xạ điện từ để truyền dữ liệu nhưng những tín hiệu vô tuyến không dễ dàng đi qua cơ thể người, do đó cần đến rất nhiều điện năng để vượt qua trở ngại truyền tín hiệu, hay còn gọi là “tổn hao đường truyền”.

Nguyên mẫu truyền dữ liệu qua cơ thể bằng từ trường được phát triển tại UC San Diego gồm các cuộn dây tạo ra từ trường quấn quanh ba bộ phận của cơ thể là đầu, cánh tay và chân. Ảnh: Trường Kỹ thuật Jacobs, UC San Diego

Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh một kỹ thuật gọi là truyền dữ liệu qua cơ thể bằng từ trường, trong đó sử dụng cơ thể như một phương tiện để vận chuyển năng lượng từ tính giữa các thiết bị điện tử. Một lợi thế của hệ thống này là từ trường có thể đi qua các mô sinh vật một cách tự do, do đó tín hiệu được truyền đi bị tổn hao đường truyền thấp hơn nhiều vì vậy tiêu thụ điện năng thấp hơn rất nhiều. Trong thí nghiệm của mình, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng hệ thống truyền dữ liệu bằng từ trường hoạt động tốt trên cơ thể nhưng họ không kiểm tra điện năng tiêu thụ của kỹ thuật này. Các nhà nghiên cứu chỉ ra rằng tổn hao đường truyền trong truyền dữ liệu qua cơ thể người bằng từ trường thấp hơn lên đến 10 triệu lần so với truyền dữ liệu bằng sóng Bluetooth.

“Theo chúng tôi được biết, cho đến nay, kỹ thuật này đạt được mức tổn hao đường truyền thấp nhất so với tất cả các hệ thống truyền dữ liệu không dây qua cơ thể người đã được trình diễn. Kỹ thuật này cho phép chúng tôi chế tạo ra các thiết bị mang trên người tiêu thụ điện năng thấp hơn rất nhiều”, Mercier nói.

Tiêu thụ điện năng thấp hơn cũng dẫn đến tuổi thọ của pin dài hơn. “Một trở ngại đối với các thiết bị đeo trên người như đồng hồ thông minh là chúng có thời gian hoạt động ngắn vì chúng sử dụng các loại pin nhỏ. Với hệ thống truyền dữ liệu qua cơ thể người bằng từ tính này, chúng tôi hy vọng sẽ làm giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng cũng như mức độ thường xuyên người dùng cần sạc lại thiết bị của họ”, Jiwoong Park, nghiên cứu sinh tiến sĩ tại San Diego và là tác giả chính của nghiên cứu, cho biết.

Các nhà nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kỹ thuật này không gây bất kỳ ảnh hưởng nghiêm trọng nào đến sức khỏe do mức năng lượng để truyền các tín hiệu từ tính qua cơ thể dự kiến sẽ thấp hơn nhiều lần so với các máy quét MRI và các thiết bị cấy ghép không dây.

Một lợi thế tiềm năng khác của truyền dữ liệu qua cơ thể người bằng từ trường là nó có thể bảo mật hơn so với các mạng Bluetooth. Bởi vì sóng vô tuyến của bluetooth truyền dữ liệu qua không khí, bất cứ ai đứng trong vòng khoảng 9m đều có thể thu trộm liên kết truyền dữ liệu này. Mặt khác, truyền dữ liệu qua cơ thể người bằng từ trường sử dụng cơ thể như một phương tiện truyền dữ liệu, làm cho liên kết truyền dữ liệu ít có khả năng bị thu trộm hơn. Với kỹ thuật này, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng truyền dữ liệu bằng từ trường hoạt động mạnh trên cơ thể nhưng giảm đột ngột khi ra khỏi cơ thể, do đó trong mạng truyền dữ liệu không dây trên toàn bộ cơ thể của một người, dữ liệu sẽ không bị phát ra khỏi cơ thể, cũng không thể truyền từ người này sang người khác.

Nguồn: vista.vn (Phys.org)