Впервые удалось спроектировать быстродействующую, широкополосную и потребляющую мало энергии радиосхему, работающую на тех же принципах, что и наше внутреннее ухо и вполне подходящую для практического использования.

Профессор Рахуль Сарпешкар и Союмаджит Мандал показывают свое достижение: студент держит саму микросхему, а профессор — антенну. На мониторе демонстрируется устройство микросхемы
Антенна и сама «радио-улитка» крупнее

Об этом результате рассказали профессор Рахуль Сарпешкар (Rahul Sarpeshkar) и его студент Союмаджит Мандал (Soumyajit Mandal), назвавшие свой проект «радиочастотной улиткой» (radio frequency cochlea). Действительно, созданная ими схема функционально имитирует улитку — структуру внутреннего уха человека.

«Улитка способна моментально получать полную картину происходящего во всем воспринимаемом звуковом спектре, — говорит Сарпешкар, — и чем больше я рассматривал ее строение, тем больше она представлялась мне такой «супер-антенной», имеющей 3500 параллельных каналов».

Наша улитка — весьма тонкое устройство, в котором используются законы движения жидкостей, пьезоэлектрика и обработка сигнала нервными клетками прежде, чем эта звуковая информация передается на соответствующие структуры мозга.

Попадая в ухо, колебания воздуха заставляют колебаться мембрану, прикрывающую «вход» в улитку. Мембрана, в свою очередь, создает колебания в жидкости, которая заполняет улитку. Жидкость заставляет колебаться микроскопические волоски рецепторных клеток, а их дрожание создает первичный электрический сигнал, который передается на нейроны. Это устройство не только сложно, но и весьма совершенно, оно способно воспринимать очень широкий диапазон колебаний (у человека — примерно от 100 до 10 тыс. Гц).

«Радио-улитка» обладает еще более широким диапазоном (конечно, в электромагнитном спектре), и верхняя граница ее чувствительности охватывает колебания в миллион раз более быстрые, чем нижняя. В эти пределы входят и радиочастоты, которые сегодня используются повсеместно. «Тот, кто работает с радиоаппаратурой, вряд ли задумался бы об этом, — говорит Сарпешкар, — а тот, кто изучает слух, вряд ли обратится к радиоаппаратуре. Но если вы только подумаете о том, как объединить одно с другим, вы можете черпать и оттуда, и отсюда».

Созданная учеными микросхема помещается на обычном чипе размерами 1,5 х 3 мм. Индукторы и конденсаторы, через которые проходит электромагнитное колебание, играют роль жидкости в улитке, а транзисторы — роль волосковых клеток.

Сегодня в области радио, казалось бы, нечего добавить. Однако это не так — и кроме описанного в этой заметке проекта можно назвать первое (действующее!) нанорадио, о котором мы уже рассказывали («Будущее здесь»).

По сообщению MIT News