분자 커뮤니케이션 – 생물학적 커뮤니케이션 네트워크에서 영감을 얻음

이전 블로그에서는 'Light Fidelity'라고 알려진 데이터 전송을 위해 LED 조명을 사용하는 광통신의 다양한 범주에 대해 이야기했습니다. 이 블로그에서는 통신 분야에서 곧 출시될 분자 통신이라는 또 다른 기술에 대해 논의할 것입니다.

지금까지의 통신 ​​방법 및 방법은 전자기파 및 음향파, 구리선, 광섬유 및 광케이블을 사용합니다. 다른 구성 요소. 그러나 우리 중 많은 사람들이 모르는 의사소통 방법이 한 가지 더 있습니다. 생물학적 시스템에서 일어나는 의사소통. 모든 생물학적 시스템은 분자, 세포, 조직, 유기체, 개체군, 미생물 군집, 생태계 등 모든 수준에서 상호 통신하는 요소의 네트워크입니다.

생물학적 시스템의 이러한 통신 방법에 대한 지식은 분자 통신이라고 불리는 새로운 통신 기술 발명의 기초입니다.

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무엇입니까? 분자통신?

분자통신은 나노 규모의 통신 시스템을 실제로 설계하고 제어하는 ​​나노 네트워크 설계 전략입니다. 선택된 유형의 분자의 존재 여부를 이용하여 메시지를 디지털 방식으로 인코딩하는 짧은 거리(수십 마이크로미터)의 나노 기계 간의 통신 메커니즘입니다.

분자 통신은 다음과 같은 분야에서 도움이 될 것입니다. 터널, 파이프라인 또는 예측할 수 없는 수중 환경 네트워크 내부의 통신. 앞서 언급한 환경에서는 전자기 신호의 파장에 대한 안테나 크기의 비율과 같은 제약으로 인해 전자기 통신이 어렵습니다.

분자 통신은 정보를 분자를 통해 지정된 목적지로 전송함으로써 이루어집니다. 이 기술은 이미 분자 방출을 통신에 사용하고 있는 세포 및 세포 이하 수준의 모든 메커니즘에서 우위를 점하고 있습니다.

작동 기본 원리

나노 네트워크는 상호 연결입니다. 나노 기계의. 나노 기계는 매우 가까운 환경에서 매우 간단한 계산, 감지 또는 작동 작업만 수행할 수 있는 생물학적 또는 인공적으로 생성된 나노 규모 장치 또는 구성 요소입니다. 이는 빌딩 블록이 협력하여 더 복잡한 작업을 수행하고 다양한 지역 정보를 공유하는 것과 같습니다. 나노 머신은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다:

생물학적 나노 머신

인공 나노 머신

분자 통신은 송신자 나노 머신, 수신자 나노 머신, 캐리어 분자로 구성됩니다. , 정보 분자 및 이들이 작동하는 환경. 송신자와 수신자는 정보 분자를 방출하고 포착하는 능력을 가진 생물학적 및 인공적으로 생성된 바이오 나노 기계입니다. 정보 데이터는 통신업체에 의해 발신자에서 수신자로 이동됩니다. 이 시스템의 운반체는 분자 모터, 호르몬 또는 신경 전달 물질입니다. 분자 통신은 생물학적 시스템에서 작동하기 때문에 운반되는 정보는 단백질, 이온 또는 DNA입니다. 환경은 세포 내부와 세포 사이에서 발견되는 수용액입니다.

분자 커뮤니케이션의 5단계는 다음과 같습니다:

인코딩

– 소스 또는 송신자 바이오나노 기계가 정보를 수신자 바이오나노 기계가 감지하는 정보 분자로 암호화하는 단계입니다.

전송 – 송신자 바이오나노 기계가 이러한 정보 분자를 환경으로 방출하는 단계입니다. 이는 송신자 바이오 나노 기계에서 정보 분자의 결합을 해제함으로써 수행됩니다.

전파 – 전파는 모든 통신 기술에 존재하는 일반적인 방법입니다. 전파는 정보가 소스에서 대상으로 이동하는 단계입니다. 이는 정보 분자가 송신자 바이오 나노 기계에서 매체를 거쳐 수신자 바이오 나노 기계로 이동하는 분자 통신에서도 유사합니다.

수신 – 즉, 수신 바이오 나노 기계가 바이오 나노 기계 환경에서 전파되는 정보 분자를 포착하는 단계입니다.

디코딩 – 인코딩과 디코딩은 의사소통 방법에서 가장 중요한 단계. 해독하는 동안 분자 통신에서 수신기 바이오 나노 기계는 정보 분자를 포착하고 수신된 분자를 화학 반응으로 해독합니다.

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응용

이 통신은 완전히 새로운 개념이며 잠재적으로 바이오 나노기술에서 많은 새로운 응용을 가능하게 할 것입니다. 가능한 F 중 일부 분자 통신의 향후 용도는 다음과 같습니다.

정보 기술 – 이 통신 기술은 통신을 위해 바이오 나노 기계를 통합하여 현재의 실리콘 기반 전기 시스템을 발전시키는 데 도움이 될 수 있습니다. . 예를 들어, 미래에는 모바일에 혈액과 땀의 형태로 인체로부터 수신된 생화학 신호의 온칩 분석을 위한 이러한 바이오 나노 기계가 포함될 수 있습니다.

약물 전달 시스템 – 이러한 의사소통 기술의 가장 유망한 사용은 의료 분야에서 나타나고 있습니다. 분자 의사소통은 약물 전달체와 생물학적 시스템에 친화적인 방식으로 약물을 전달하는 메커니즘을 제공할 수 있습니다. 바이오 나노 기계 송신 장치를 인체에 이식하여 약물이나 DNA를 방출할 수 있습니다.

미세 전기화학 시스템 – 이 도메인은 Lab-on- 에이칩. 랩온어칩(Lab-on-a-Chip)은 세포 분석, 혈액 진단 등 생화학적 분석과 합성 작업을 작은 칩에 통합한 신기술이다. 이는 분자를 특정 위치로 이동하고, 두 유형의 분자를 서로 혼합하고, 혼합물에서 특정 유형의 분자를 분리하는 등 단일 칩에서 분자를 조작하는 등의 기능을 제공합니다.

환경 및 제조 – 테스트된 시스템은 없지만. 그러나 과학자들은 이 기술을 폐기물 관리, 오염 관리, 지구 온난화 등과 같은 다양한 목적으로 환경 모니터링에 사용할 계획입니다. 그들은 심지어 제조업에서 패턴과 구조 형성을 위해 이 기술을 사용할 수 있는 방법을 실험하고 있습니다.

이 기술은 통신 분야에서 완전히 새로운 패러다임입니다. 다양한 분야에서의 긍정적인 적용에 대해 알아보기 위한 연구가 진행되고 있습니다. 의료는 생물학적인 동시에 나노적인 특성을 갖고 있기 때문에 확실히 수혜를 받는 분야입니다. 나노기술은 미래에서 떼려야 뗄 수 없는 부분이고, 분자기술은 나노기계 간의 통신이라는 점을 우리 모두가 알고 있기 때문에 머지않아 발전 속도가 빨라지고 이를 활용한 시스템을 곧 볼 수 있을 것이라고 생각합니다.

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