Il Mit ha sviluppato un nuovo dispositivo che fornisce comunicazioni subacquee a lunga distanza e con un consumo incredibilmente ridotto di energia.
Questa innovazione tecnologica può aiutare a fare enormi passi avanti per migliorare il livello di sicurezza nello sport che amiamo
Comunicazione subacquea a lunga distanza e a basso consumo energetico: una nuova tecnologia
Nel mondo della subacquea la comunicazione è stata a lungo un ostacolo da superare, spesso richiedendo sistemi complessi e costosi con limitazioni significative.
Il MIT ha finalmente compiuto un significativo passo in avanti. I ricercatori del MIT hanno presentato un sistema di comunicazione subacquea ultra-low-power in grado di trasmettere segnali su distanze di chilometri.
Questa innovazione utilizza una quantità di energia pari a un milionesimo rispetto ai metodi tradizionali di comunicazione subacquea, aprendo la strada a molteplici applicazioni, dall’acquacoltura alla previsione degli uragani costieri e alla preparazione di modelli dei cambiamenti climatici.
Tutti possibili sviluppi che aiuteranno a migliorare la sicurezza delle immersioni sub.
Il traguardo: dalla progettazione teorica alla realizzazione pratica
Fadel Adib, professore associato nel Dipartimento di Ingegneria Elettrica e Informatica e direttore del gruppo Signal Kinetics nel MIT Media Lab, ha espresso la sua emozione per questo risultato. “Quello che è iniziato come un’idea molto eccitante qualche anno fa, ovvero la comunicazione subacquea con un milionesimo della energia impiegata, è ora diventato pratico e realistico,” ha dichiarato. Nonostante ci siano ancora alcune sfide tecniche da affrontare, il percorso verso la piena implementazione è ora ben definito.
Rivoluzionare la comunicazione subacquea con il Backscatter o retro diffusore sub
L’innovazione chiave alla base di questo successo è il “backscatter subacqueo,” una tecnica che consente la comunicazione a basso consumo energetico codificando dati in onde sonore che vengono riflesse o diffuse verso un ricevitore. Questo approccio riduce al minimo la dispersione del segnale in direzioni errate, consentendo una comunicazione più efficiente e a lungo raggio.
I materiali piezoelettrici sono in grado di ricevere e riflettere le onde meccaniche, come le onde sonore che si propagano in acqua.
Tuttavia i ricercatori hanno dovuto risolvere una serie di problematiche perché il segnale si propagava in tutte le direzioni, disperdendo troppa energia perché solo una piccola frazione di esso rimandava il segnale nella direzione utile.
Per risolvere questo problema hanno utilizzato la configurazione di un vecchio dispositivo radio chiamato “Van Atta”. Ma la connessione dei nodi piezoelettrici per creare una configurazione Van Atta ne riduce l’efficienza.
Per ovviare a questo problema hanno posizionato un trasformatore tra ogni gruppo di nodi connessi. Il trasformatore consente ai nodi di riflettere la massima quantità di energia verso la sorgente.
Disponendo i piezoelettrici alla distanza giusta e rispettandone la polarità i ricercatori sono poi riusciti ad ottimizzarne la trasmissione.
I risultati dei test del “backscatter subacqueo”
Durante i test condotti in un fiume e in un’area oceanica, il dispositivo retro-direttivo ha dimostrato di avere una portata di comunicazione più di 15 volte superiore rispetto ai dispositivi precedenti.
Il modello analitico per predire il range massimo della nuova tecnologia
Per comprendere appieno il potenziale del “backscatter”subacqueo, il team di ricerca ha sviluppato un modello analitico per prevedere la massima portata tecnologica. Questo modello, convalidato tramite dati sperimentali, ha indicato che il sistema di “backscatter” o retro diffusione potrà comunicare su distanze dell’ordine di chilometri.
Presentazione dei risultati del sistema di comunicazione Van Atta
I risultati di questa ricerca sono stati presentati in due articoli presso le conferenze ACM SIGCOMM e MobiCom di quest’anno. Gli autori principali, tra cui Aline Eid, ora professore assistente presso l’Università del Michigan, e Jack Rademacher, hanno lavorato insieme a un team di ricercatori e post-doc.
Verso il futuro: espandere i limiti della comunicazione subacquea anche a livello commerciale
I ricercatori hanno già pianificato il futuro della loro ricerca. Prevedono di continuare lo studio delle reti di backscatter subacqueo, con l’obiettivo di valutare portate di comunicazione ancora più lunghe, magari utilizzando imbarcazioni per gli esperimenti. Parallelamente, intendono rilasciare strumenti e dataset per supportare ulteriori ricerche e stanno esplorando le possibilità di commercializzazione di questa tecnologia.
Questo studio ha ricevuto finanziamenti dall’Ufficio della Ricerca Navale, dalla Sloan Research Fellowship, dalla National Science Foundation, dal MIT Media Lab e dalla Cattedra Doherty in Utilizzo dell’Oceano.
In un mondo sempre più interessato alla comunicazione subacquea, questa innovazione promette di aprire nuove possibilità per il monitoraggio del clima, la previsione degli uragani costieri e la sorveglianza delle coste, portando la comunicazione subacquea a nuovi livelli di efficienza ed ecocompatibilità. Inoltre, con il continuo sviluppo di questa tecnologia, si prospettano miglioramenti significativi anche in termini di sicurezza subacquea.
Questi progressi potrebbero consentire una comunicazione più affidabile e rapida tra gli operatori subacquei, contribuendo a garantire la sicurezza delle missioni sottomarine e delle operazioni di soccorso in ambienti acquatici complessi.
Articolo originale: https://news.mit.edu/2023/devices-offers-battery-free-underwater-communication-0906
