Molecular Communication – Inspirerad från Biological Communication Network

I förra bloggen pratade vi om olika kategorier av optisk kommunikation som använder LED-lampor för dataöverföring, känd som "Light Fidelity". I den här bloggen kommer vi att diskutera en annan kommande teknologi inom kommunikationsområdet som kallas Molecular Communication.

Till dags dato använder metoderna och kommunikationssätten elektromagnetiska och akustiska vågor, koppartrådar, optiska fibrer och andra komponenter. Det finns dock ytterligare ett sätt att kommunicera som många av oss inte känner till. Den kommunikation som sker i ett biologiskt system. Alla de biologiska systemen är nätverk av interkommunicerande element på alla nivåer molekyler, celler, vävnader, organismer, populationer, mikrobiomer, ekosystem och så vidare.

Kunskapen om denna kommunikationsmetod för biologiska system blev grunden för uppfinningen av denna nya kommunikationsteknik som kallas Molecular Communication.

Läs även: 21 Big Technologies of the Next Decade – Del 1

Vad är Molekylär kommunikation?

Molekylär kommunikation är en nanonätverksdesignstrategi som arbetar mot den faktiska designen och kontrollen av kommunikationssystem i nanoskala. Det är mekanismen för kommunikation mellan Nanomaskinerna över ett kort avstånd (tiotals mikrometer) som använder närvaron eller frånvaron av en utvald typ av molekyl för att digitalt koda meddelanden.

Den molekylära kommunikationen skulle vara till hjälp i kommunikation i nätverk av tunnel, rörledningar eller oförutsägbara undervattensmiljöer. Elektromagnetisk kommunikation är utmanande i de tidigare nämnda miljöerna på grund av begränsningar såsom förhållandet mellan antennstorleken och våglängden på den elektromagnetiska signalen.

Molekylär kommunikation sker genom att informationen överförs genom molekyler till den angivna destinationen. Denna teknik har ett övertag i alla mekanismer på cellulär och subcellulär nivå som redan använder emissionen av molekyler för kommunikation.

Grundläggande princip för att arbeta

Nano-nätverket är sammankopplingen av nanomaskiner. Nanomaskiner är biologiska eller artificiellt skapade enheter eller komponenter i nanoskala som endast kan utföra mycket enkla uppgifter med beräkning, avkänning eller aktivering i sin mycket nära miljö. Dessa är som att byggstenarna samarbetar för att utföra mer komplexa uppgifter och dela olika lokal information. Nanomaskiner kan delas in i två kategorier:

Biologiska nanomaskiner

Artificiella nanomaskiner

Den molekylära kommunikationen består av Sender Nano-maskiner, mottagar Nanomaskiner, bärarmolekyler , informationsmolekyler och miljön som dessa verkar i. Avsändare och mottagare är biologiskt och artificiellt skapade Bio-Nano-maskiner som har förmågan att sända ut och fånga informationsmolekylerna. Informationsdata flyttas från avsändare till mottagare av transportörerna. Bärare i detta system är molekylära motorer, hormoner eller neurotransmittorer. Eftersom den molekylära kommunikationen fungerar i det biologiska systemet är informationen som ska bäras proteiner, joner eller DNA. Miljön är den vattenhaltiga lösningen som finns inom och mellan cellerna.

De 5 faserna i hur den molekylära kommunikationen fungerar är enligt nedan:

Kodning

strong> – Det är den fas i vilken källan eller avsändarens Bio-Nano-maskin kodar informationen till informationsmolekyler som detekteras av mottagarens Bio-Nano-maskin.

Sänder – Det är den fas genom vilken en avsändare bio-Nano-maskin sänder ut dessa informationsmolekyler till miljön. Det görs genom att avbinda informationsmolekylerna från avsändarens bio-nano-maskin.

Förökning – Spridning är en vanlig metod som finns i alla kommunikationsteknologier. Spridning är den fas i vilken informationen flyttas från källan till destinationen. Detta är liknande för molekylär kommunikation även där informationsmolekylerna rör sig från avsändarens Bio-Nano-maskin genom mediet till mottagarens Bio-Nano-maskin.

Ta emot – Som antyds av ord, det är den fas i vilken den mottagande Bio-Nano-maskinen fångar informationsmolekylerna som fortplantar sig i miljön för Bio-Nano-maskinerna.

Avkodning – Kodning och avkodning är viktigaste faserna i kommunikationsmetoderna. I molekylär kommunikation under avkodning fångar mottagarens Bio-Nano-maskin informationsmolekylerna, avkodar de mottagna molekylerna till en kemisk reaktion.

Läs även: 21 Big Technologies of the Next Decade – Del 1

Applikationer

Denna kommunikation är ett helt nytt koncept och skulle potentiellt möjliggöra många nya tillämpningar inom bionanotekniken. Några av de möjliga F Framtida användningar av Molecular Communication är:

Informationsteknik – Denna kommunikationsteknik kan hjälpa till att utveckla de nuvarande kiselbaserade elektriska systemen genom att integrera Bio-Nano-maskinerna i dem för kommunikation . Till exempel – i framtiden skulle mobilen kunna ha dessa Bio-Nano-maskiner för on-chip-analys av biokemiska signaler som tas emot från människokroppen i form av blod och svett.

Drug Delivery System – Den mest lovande användningen av en sådan kommunikationsteknik ses inom det medicinska området. Molekylär kommunikation kan tillhandahålla läkemedelsbärare och även mekanismer för att leverera läkemedel på ett sätt som är vänligt för de biologiska systemen. Avsändare av bio-nanomaskiner skulle kunna implanteras i människokroppen för att avge droger eller DNA.

Mikro-elektrokemiska system – Denna domän syftar till att utveckla småskaliga system som Lab-on- a-chip. Lab-on-a-chip är den framväxande teknologin som integrerar biokemisk analys och syntesoperationer som cellanalys och bloddiagnos på ett litet chip. Den tillhandahåller funktioner som manipulering av molekyler på ett enda chip som transport av molekyler till specifika platser, blandning av två typer av molekyler med varandra och separering av en viss typ av molekyl från en blandning.

Miljö och Tillverkning – Fast det finns inget testat system för det. Men forskare planerar att använda denna teknik för övervakning av miljön för olika ändamål som avfallskontroll, föroreningskontroll och global uppvärmning och så vidare. De experimenterar till och med med sätt att hitta dess användning inom tillverkningsindustrin för mönster- och strukturbildning.

Denna teknik är ett helt nytt paradigm inom kommunikationsområdet. Forskning görs för att veta om dess positiva tillämpning inom olika sfärer. Medicinskt är säkert område att dra nytta av det eftersom det är biologiskt och nano både i naturen. Eftersom vi alla är medvetna om att nanoteknik är en oskiljaktig del av framtiden och molekylär teknologi handlar om kommunikation mellan nanomaskiner, känner jag att det snart skulle ta en fart i utvecklingen och vi skulle snart kunna se systemen använda den.

_{Läs: 0}