La imagen ilustra el sistema de computación analógica basado en ondas. Los recuadros de color naranja son las metasuperficies en las que rebotan las ondas Wi-Fi en el interior de una habitación. Los recuadros azules son absorbentes de ruido de la habitación. Cuatro antenas Wi-Fi generan y reciben la señal, así como registran el cómputo resultante. Crédito: P. del Hougne y G. Lerosey, Phys. Rev. X (2018).
Investigadores franceses han descubierto que las ondas Wi-Fi pueden usarse para realizar cálculos complejos mediante computación analógica. De esta forma han convertido una habitación en un ordenador de altas prestaciones.
El efecto se consigue aprovechando el rebote que producen las ondas Wi-Fi en una habitación. Wifi es la abreviatura de Wireless Fidelity, un conjunto de normas para redes inalámbricas que permiten la comunicación entre sus componentes mediante ondas electromagnéticas, que son las que han servido para la realización de cálculos complejos en esta investigación.
Los investigadores explican en un comunicado lo difícil que resulta en la actualidad mejorar los procesos electrónicos en términos de velocidad y consumo de energía, ya que existen limitaciones térmicas que impiden a los ingenieros introducir más transistores en los ordenadores.
Añaden que un paradigma alternativo consiste en efectuar cálculos analógicos con las ondas que interactúan con materiales cuidadosamente estructurados (metamateriales), si bien hasta ahora ha sido imposible obtener las precisiones de fabricación necesarias.
Metasuperficies
Para superar estas limitaciones, en lugar de depender de diseños de materiales complejos, estos investigadores han ideado un sistema que utiliza materiales que aleatoriamente mezclan las ondas: han demostrado que el rebote de las ondas Wi-i en un ambiente cerrado, puede usarse como una "ordenador analógico" para realizar cálculos complejos.
Para conseguirlo, colocaron metasuperficies reconfigurables simples en una habitación y ajustaron la forma en la que las ondas se reflejan en las paredes. Una metasuperficie es una superficie estructurada artificialmente y utilizada para el control y la manipulación de ondas electromagnéticas.
En este caso, los investigadores se valieron de una metasuperficie sintonizable para guiar las ondas dispersas y obtener como resultado el cálculo analógico: las ondas Wi-Fi rebotan en esas metasuperficies y pueden ser controladas para realizar operaciones de cálculo.
Este resultado lo consiguieron sin necesidad de construir metamateriales de alta precisión y con una ventaja adicional: el sistema es reprogramable, ya que los usuarios pueden reconfigurar los comandos de modificación de onda. Así comprobaron que una habitación de una casa o un edificio de oficinas podría actuar como un ordenador analógico que procesa las microondas usadas para Wi-Fi.
El efecto se consigue aprovechando el rebote que producen las ondas Wi-Fi en una habitación. Wifi es la abreviatura de Wireless Fidelity, un conjunto de normas para redes inalámbricas que permiten la comunicación entre sus componentes mediante ondas electromagnéticas, que son las que han servido para la realización de cálculos complejos en esta investigación.
Los investigadores explican en un comunicado lo difícil que resulta en la actualidad mejorar los procesos electrónicos en términos de velocidad y consumo de energía, ya que existen limitaciones térmicas que impiden a los ingenieros introducir más transistores en los ordenadores.
Añaden que un paradigma alternativo consiste en efectuar cálculos analógicos con las ondas que interactúan con materiales cuidadosamente estructurados (metamateriales), si bien hasta ahora ha sido imposible obtener las precisiones de fabricación necesarias.
Metasuperficies
Para superar estas limitaciones, en lugar de depender de diseños de materiales complejos, estos investigadores han ideado un sistema que utiliza materiales que aleatoriamente mezclan las ondas: han demostrado que el rebote de las ondas Wi-i en un ambiente cerrado, puede usarse como una "ordenador analógico" para realizar cálculos complejos.
Para conseguirlo, colocaron metasuperficies reconfigurables simples en una habitación y ajustaron la forma en la que las ondas se reflejan en las paredes. Una metasuperficie es una superficie estructurada artificialmente y utilizada para el control y la manipulación de ondas electromagnéticas.
En este caso, los investigadores se valieron de una metasuperficie sintonizable para guiar las ondas dispersas y obtener como resultado el cálculo analógico: las ondas Wi-Fi rebotan en esas metasuperficies y pueden ser controladas para realizar operaciones de cálculo.
Este resultado lo consiguieron sin necesidad de construir metamateriales de alta precisión y con una ventaja adicional: el sistema es reprogramable, ya que los usuarios pueden reconfigurar los comandos de modificación de onda. Así comprobaron que una habitación de una casa o un edificio de oficinas podría actuar como un ordenador analógico que procesa las microondas usadas para Wi-Fi.
Volviendo a la computación analógica
En la actualidad, la mayoría de los ordenadores son digitales, es decir, procesan la información mediante unos y ceros (dígitos). El 95% de los ordenadores son digitales debido a su gran utilidad, tanto a nivel comercial, como científico y educativo.
Sin embargo, existen también ordenadores que, en vez de dígitos, utilizan información continua (analógica), como la que suministra el voltaje en un circuito electrónico o la amplitud de una onda de luz, para realizar operaciones matemáticas. Los ordenadores analógicos, aunque más rápidos en procesar información, se utilizan sólo para fines específicos porque dan respuestas aproximadas. Se utilizan generalmente para supervisar operaciones matriciales y procesamiento de imágenes, para las cuales una computación analógica puede ser más rápida que su contraparte digital.
Los investigadores se proponen ampliar su trabajo a esquemas de cálculo más complejos basados en ondas, probablemente mediante una versión miniaturizada que usa ondas de mayor frecuencia para aplicaciones en redes neuronales artificiales.
No es la primera vez que se aprovechan las ondas Wi-Fi para otros fines. Tal como explicamos en otro artículo, las ondas Wi-Fi sirven también para crear hologramas, ya que permiten crear una imagen 3D de una persona usando únicamente la red doméstica.
En la actualidad, la mayoría de los ordenadores son digitales, es decir, procesan la información mediante unos y ceros (dígitos). El 95% de los ordenadores son digitales debido a su gran utilidad, tanto a nivel comercial, como científico y educativo.
Sin embargo, existen también ordenadores que, en vez de dígitos, utilizan información continua (analógica), como la que suministra el voltaje en un circuito electrónico o la amplitud de una onda de luz, para realizar operaciones matemáticas. Los ordenadores analógicos, aunque más rápidos en procesar información, se utilizan sólo para fines específicos porque dan respuestas aproximadas. Se utilizan generalmente para supervisar operaciones matriciales y procesamiento de imágenes, para las cuales una computación analógica puede ser más rápida que su contraparte digital.
Los investigadores se proponen ampliar su trabajo a esquemas de cálculo más complejos basados en ondas, probablemente mediante una versión miniaturizada que usa ondas de mayor frecuencia para aplicaciones en redes neuronales artificiales.
No es la primera vez que se aprovechan las ondas Wi-Fi para otros fines. Tal como explicamos en otro artículo, las ondas Wi-Fi sirven también para crear hologramas, ya que permiten crear una imagen 3D de una persona usando únicamente la red doméstica.
Referencia
Leveraging Chaos for Wave-Based Analog Computation: Demonstration with Indoor Wireless Communication Signals. Philipp del Hougne and Geoffroy Lerosey. Phys. Rev X, Vol. 8, Iss. 4 — October - December 2018. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041037
Leveraging Chaos for Wave-Based Analog Computation: Demonstration with Indoor Wireless Communication Signals. Philipp del Hougne and Geoffroy Lerosey. Phys. Rev X, Vol. 8, Iss. 4 — October - December 2018. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevX.8.041037