ابداع دانشمند ایرانی: پردازنده‌ای سه‌بعدی که انقلابی در زمینه ارتباطات بی‌سیم ایجاد می‌کند

دکتر «روزبه تبریزیان»، دانشیار دپارتمان مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه فلوریدا به‌همراه همکارانش، پردازنده‌ای سه‌بعدی ابداع کرده‌اند که به‌طور قابل‌توجهی کارایی انتقال حجم وسیع از داده‌ها را در سراسر جهان افزایش می‌دهد. در زمانه‌ای که پیشرفت‌ روزافزون هوش مصنوعی به بسترهای بیشتری برای انتقال داده نیاز دارد، این نوآوری می‌تواند چشم‌انداز ارتباطات بی‌سیم را تغییر دهد.

ارتباطات سنتی بی‌سیم برپایه پردازنده‌های مسطح و دوبعدی عمل می‌کنند، که اگرچه کارآمد هستند، اما به‌دلیل ساختار دوبعدی خود به ظرفیت محدودی از داده‌های الکترومغناطیسی محدودند. حالا براساس مقاله منتشرشده در نیچر، دانشمندان دانشگاه فلوریدای آمریکا بُعد جدیدی را به فناوری‌های نیمه‌رسانای ارتباطات بی‌سیم اضافه کرده‌اند. با انتقال از پردازنده‌های مسطح به سه‌بعدی، عصر جدیدی از فشرده‌سازی و کارایی انتقال داده‌ها آغاز می‌گردد. قابل‌ذکر است که این پژوهش روی جلد شماره جدید مجله نیچر الکترونیکس نیز چاپ شده است.

پردازنده‌های سه‌بعدی برای افزایش ظرفیت ارتباطات بی‌سیم

در‌حال‌حاضر، داده‌های گوشی و دستگاه‌های مختلف ما به امواج الکترومغناطیسی تبدیل می‌شوند تا بتوانند بین میلیاردها کاربر در رفت‌وآمد باشند. همانند خودروها در بزرگراه و خیابان‌ها که چراغ‌های راهنمایی سرعت آن‌ها را کنترل می‌کنند، ترافیک داده‌ها نیز با کمک فیلترها یا پردازنده‌های طیفی در فرکانس‌های مختلف حرکت می‌کنند.

دکتر تبریزیان می‌گوید که زیرساخت‌های یک شهر فقط می‌تواند سطح معینی از ترافیک را مدیریت کند و اگر مدام حجم خودروها را افزایش دهید، با مشکل مواجه می‌شوید. حالا میزان داده‌ها در ارتباطات بی‌سیم به حداکثر مقدار خود رسیده است و ساختار مسطح پردازنده‌ها دیگر جوابگوی این میزان داده نیست.

با ظهور هوش مصنوعی و دستگاه‌های هوشمند دیگر، ما به چراغ‌های راهنمایی بیشتری برای کنترل فرکانس‌های مختلف نیاز داریم. حالا با اضافه‌شدن یک بُعد دیگر به این پردازنده‌ها، می‌توان از ظرفیت بیشتری برای انتقال داده‌ها بهره برد. به‌عبارت دقیق‌تر، تبریزیان و همکارانش از فناوری CMOS یا فرایند ساخت نیمه‌رسانای اکسید-فلز برای ساخت تشدیدگر (resonator) نانومکانیکی سه‌بعدی استفاده کرده‌اند.

پردازنده‌های سه‌بعدی فضای فیزیکی کمتری را اشغال می‌کنند، درعین‌حال عملکرد پیشرفته‌تری ارائه می‌دهند. به گفته تبریزیان، با استفاده از نقاط قوت فناوری‌های نیمه‌رسانا در زمینه یکپارچه‌سازی، مسیریابی و بسته‌بندی داده‌ها، می‌توان انواع پردازنده‌های وابسته به فرکانس را روی یک تراشه ادغام کرد.

در این رویکرد جدید برای تولید پردازنده‌های رادیویی با باند چندگانه، نه‌تنها مسئله بزرگ پردازنده‌های دوبعدی حل می‌شود، بلکه به توسعه‌دهندگان این امکان را می‌دهد تا استراتژی‌های ارتباطی کاملاً جدیدی را در دنیای ارتباطات پرازدحام بی‌سیم ایجاد کنند. به زبان ساده‌تر، دستگاه‌های بی‌سیم جدید بهتر، سریع‌تر و ایمن‌تر خواهند بود.