మాగ్నెటోఎలక్ట్రిక్ యాంటెన్నా నీటి అడుగున రోబోట్లను అనుసంధానంగా ఉంచాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది

నీటి అడుగున రోబోట్లకు కమ్యూనికేషన్ సమస్య ఉంది

స్వయంచాలక నీటిమునిగిన వాహనాలు మనుషులు సులభంగా చేరలేని ప్రదేశాలను మ్యాప్ చేయగలవు, తనిఖీ చేయగలవు, అన్వేషించగలవు, కానీ అవి ఇంకా ఒక మొండి సాంకేతిక పరిమితిని ఎదుర్కొంటున్నాయి: అవి నీటిలోకి దిగిన వెంటనే, నమ్మదగిన కమ్యూనికేషన్ కష్టం అవుతుంది. ముఖ్యంగా ఉప్పునీటిలో రేడియో తరంగాలు త్వరగా బలహీనపడతాయి. శబ్ద ఆధారిత లింకులు ఎక్కువ దూరం పనిచేస్తాయి, కానీ అవి వికృతి, ప్రతిధ్వని, శబ్దాన్ని తీసుకువస్తాయి. ఆప్టికల్ వ్యవస్థలు డేటాను వేగంగా పంపగలవు, కానీ వాటికి నేరుగా కనిపించే రేఖ అవసరం మరియు మసక నీటిలో పనితీరు తగ్గుతుంది.

ఈ కలయిక వల్ల అనేక నీటి అడుగున రోబోట్లు పరిమిత నిజ-సమయ సంపర్కంతో పనిచేయాల్సి వస్తోంది. చాలా సందర్భాల్లో, అవి కొద్ది స్థితి సంకేతాలను మాత్రమే మార్పిడి చేసుకోగలవు లేదా అర్థవంతమైన డేటాను పంపడానికి ఉపరితలానికి రావాల్సి ఉంటుంది. ఫ్లోరిడా విశ్వవిద్యాలయ పరిశోధకులు అభివృద్ధి చేసి, New Atlas వివరించిన BlueME అనే కొత్త వ్యవస్థ ఈ పరిమితిని మార్చడానికి రూపొంచింది.

వేరొక భౌతిక దృష్టికోణం

BlueME సంప్రదాయ నీటి అడుగున వైర్‌లెస్ పద్ధతుల బదులు మాగ్నెటోఎలక్ట్రిక్ యాంటెన్నాపై ఆధారపడుతుంది. మూల పాఠ్యం ప్రకారం, ఈ వ్యవస్థ స్వయంచాలక నీటి అడుగున వాహనాలు సుమారు 10 వాట్ల శక్తిని వినియోగిస్తూ 730 మీటర్ల దూరం వరకూ డేటాను మార్పిడి చేసుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ గణాంకాలు విస్తృత వినియోగంలో కూడా నిలబడితే, అది ఒక గమనించదగిన సమతుల్యం అవుతుంది: తక్కువ శక్తితో అర్థవంతమైన పరిధి, ఉపరితలానికి మళ్లీ రావడం లేదా శబ్దభరితమైన శబ్ద ఛానళ్లపై ఆధారపడకుండా.

ఈ ఆలోచన విభిన్న రంగాల మధ్య వచ్చిన ఒక అంతర్దృష్టి నుంచి వచ్చింది. ప్రాజెక్టు సహ-నేత Adam Khalifa గతంలో చిన్న వైర్‌లెస్ ఇంప్లాంట్లపై పని చేశారు; మానవ శరీరంలోని కొన్ని భౌతిక సవాళ్లు నీటిలో కనిపించే వాటిలా ఉంటాయని ఆయన గుర్తించారు. శరీరం ఎక్కువగా కొద్దిగా ఉప్పు కలిగిన నీటితో ఉంటుంది, కాబట్టి ఆ మధ్యమంలో ప్రసారం చేయడానికి అభివృద్ధి చేసిన పరిష్కారాలకు సముద్ర కమ్యూనికేషన్‌లో కూడా సమానాలు ఉండవచ్చు.

యాంటెన్నా ఎలా పనిచేస్తుంది

మూలం BlueME యొక్క ప్రధాన భాగాన్ని వరుసగా రెండు భౌతిక ప్రభావాలను కలిపే యాంటెన్నాగా వివరిస్తుంది. ఒక చుంబక క్షేత్రం Metglas తో తయారైన మాగ్నెటోస్ట్రిక్టివ్ పొరను వంకర చేస్తుంది. ఆ యాంత్రిక వంకర తరువాత PZT గా గుర్తించబడిన సమీప పియజోఎలెక్ట్రిక్ పొరలో వోల్టేజ్‌ను ప్రేరేపిస్తుంది. ఈ అమరిక కాంపాక్ట్ ప్యాకేజీలో చుంబక మరియు విద్యుత్ ప్రవర్తనల మధ్య మార్పును సులభతరం చేయడానికి రూపొంచింది.

దీనిని ఆసక్తికరంగా 만드는ది కేవలం పదార్థ శాస్త్రం మాత్రమే కాదు, దాని ఉపయోగం కూడా. సముద్రజలం విద్యుద్చుంబక సంకేతాలను తీవ్రముగా బలహీనపరచడం వల్ల సంప్రదాయ రేడియో వ్యవస్థలు ఇబ్బందిపడతాయి. BlueME యొక్క మాగ్నెటోఎలక్ట్రిక్ రూపకల్పన వేరొక ఆపరేటింగ్ స్థితిని ఉపయోగించి, మునిగిన యంత్రాలు మరియు ఉపరితల ఆపరేటర్ల మధ్య మరింత బలమైన కమ్యూనికేషన్‌కు మార్గాన్ని తెరవాలని లక్ష్యంగా పెట్టుకుంది.

స్వయంచాలకతకు ఇది ఎందుకు ముఖ్యం కావచ్చు

కమ్యూనికేషన్ పరిమితులు నీటి అడుగున రోబోటిక్స్ గగన లేదా భూభాగ స్వయంచాలకతతో పోలిస్తే ఎందుకు ఎక్కువగా పరిమితమై ఉంటుందో చెప్పే ప్రధాన కారణాలలో ఒకటి. ఆకాశంలో డ్రోన్ అధిక బ్యాండ్‌విడ్త్ లింక్‌ను కొనసాగించగలదు. సముద్రం అడుగున ఉన్న రోబోట్ తరచుగా అలా చేయలేడు. దీంతో మిషన్ ప్రణాళిక మరింత సంరక్షణాత్మకంగా మారుతుంది, నిర్ణయ చక్రాలు ఆలస్యం అవుతాయి, అలాగే అప్పుడప్పుడు ఉపరితలానికి రావడం కార్యకలాపాలను భంగపరచవచ్చు లేదా వాహనాలను బయటపెడుతుంది.

నీటి అడుగున రోబోట్లు వందల మీటర్ల దూరం వరకూ నమ్మదగిన రీతిలో డేటాను మార్పిడి చేసుకోగలిగితే, ఈ పరిమితుల్లో కొన్నింటి సడలింపు ప్రారంభమవుతుంది. వాహనాలు ఒకదానితో ఒకటి మరింత సమర్థవంతంగా సమన్వయించుకోగలవు, ఉపరితలానికి రాకుండానే నవీకరణలను పంపగలవు, మరియు మిషన్ పురోగతిపై ఆపరేటర్లకు మరింత స్థిరమైన దృశ్యాన్ని అందించగలవు. శాస్త్రీయ సర్వేలు, మౌలిక సదుపాయాల తనిఖీలు, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ, మరియు నిరంతరత ముఖ్యమైన ఇతర సముద్ర కార్యకలాపాలకు ఇది ఉపయోగపడుతుంది.

ఇప్పటికే ఉన్న పద్ధతులతో పోల్చితే తేడాలు

ప్రతి స్థిరపడిన నీటి అడుగున కమ్యూనికేషన్ పద్ధతికి ఒక సమతుల్యం ఉంటుంది. శబ్ద లింకులు మరింత దూరం ప్రయాణిస్తాయి, కానీ డాప్లర్ వికృతి, బహుపథ అంతరాయం, మరియు పర్యావరణ శబ్దాన్ని ఎదుర్కొనవచ్చు. ఆప్టికల్ లింకులు వేగంగా ఉంటాయి, కానీ వాస్తవ ప్రపంచ పరిస్థితుల్లో సున్నితంగా ఉంటాయి. రేడియో లింకులు సాధారణంగా విస్తృత సమస్యను పరిష్కరించడానికి చాలా తక్కువ పరిధి కలిగి ఉంటాయి. BlueME ను మరింత పనికొచ్చే మధ్యస్థ స్థితి వైపు వెళ్లే మార్గంగా చూపిస్తున్నారు.

అదంతా ఇతర వ్యవస్థలను అది పూర్తిగా భర్తీ చేస్తుందన్న అర్థం కాదు. వాస్తవంలో, నీటి అడుగున కమ్యూనికేషన్ బహుళ-మాధ్యమంగా కొనసాగే అవకాశం ఉంది, వేర్వేరు పరిధులు, బ్యాండ్‌విడ్త్ అవసరాలు, మరియు వాతావరణాల కోసం వేర్వేరు సాధనాలు ఉపయోగించబడతాయి. కానీ నివేదించబడిన పరిధితో తక్కువ శక్తి లింక్ ఆ వ్యవస్థలో ఒక ముఖ్యమైన పొరగా మారవచ్చు.

ఇప్పటివరకు మనకు తెలిసింది

New Atlas తెలిపిన ప్రకారం, ఈ పని IEEE Journal of Oceanic Engineering లో ఆమోదించబడింది మరియు ఫ్లోరిడాలోని Lake Wauburg వద్ద ఓపెన్ వాటర్ ప్రయోగాలను సూచిస్తోంది. ఇది ప్రాజెక్టుకు కేవలం సిద్ధాంత ప్రదర్శన కంటే ఎక్కువ బలాన్ని ఇస్తుంది, అయినప్పటికీ విస్తృత కార్యాచరణ పరిస్థితుల్లో పనితీరు ముఖ్యమయ్యే దశలో ఇది ఇంకా ఉంది.

మూలంలో ప్రచురించబడిన అత్యంత ముఖ్యమైన గణాంకాలు నివేదించబడిన 730 మీటర్ల పరిధి మరియు సుమారు 10 వాట్ల విద్యుత్ వినియోగం. సముద్ర వ్యవస్థలు సహనం, లోడును, మరియు కమ్యూనికేషన్ అవసరాలను నిరంతరం సమతుల్యం చేసుకోవాల్సి ఉండటంతో ఈ సంఖ్యలు ఆకర్షణీయంగా ఉన్నాయి. మరింత సమర్థవంతమైన లింక్ మిషన్ రూపకల్పనపై తరువాత ప్రభావాలు చూపగలదు.

ఇంజనీరింగ్‌లో ఒక విస్తృత ధోరణి

BlueME ఉద్భవిస్తున్న సాంకేతికతలో ఉన్న పెద్ద నమూనాను కూడా ప్రతిబింబిస్తుంది: ఉపయోగకరమైన బ్రేక్‌థ్రూలు తరచుగా ప్రతి భాగాన్ని మొదటి నుంచే సృష్టించడం కంటే విభిన్న రంగాల మధ్య ఆలోచనలను మార్చి అన్వయించడం ద్వారా వస్తాయి. ఈ సందర్భంలో, ఇంప్లాంట్ కమ్యూనికేషన్ల ద్వారా రూపొందిన భావనలు సముద్ర రోబోటిక్స్ సాధనానికి ప్రేరణ ఇచ్చాయి.

అటువంటి బదిలీ నుంచే ఆవిష్కరణ వాస్తవంగా మారే ప్రదేశం చాలా సార్లు ఉంటుంది. కఠినమైన విషయం ఎప్పుడూ కొత్త భౌతిక ప్రభావాన్ని కనుగొనడం కాదు. ఒక మాధ్యమంలో ఉన్న పాత పరిష్కారం మరో మాధ్యమంలో దీర్ఘకాల సమస్యకు సమాధానమవుతుందని గుర్తించడం.

తదుపరి పరీక్ష

BlueME యొక్క వాగ్దానం సూటిగా ఉంది. నీటి అడుగున రోబోట్‌లకు సంపర్కంలో ఉండటానికి మెరుగైన మార్గాలు అవసరం, మరియు ప్రస్తుత వ్యవస్థలు కఠినమైన సమతుల్యాలను విధిస్తున్నాయి. పొడవైన మునిగిన దూరాల్లో కూడా మోస్తరు శక్తితో ఉపయోగకరమైన కమ్యూనికేషన్‌ను నిలుపుకోగల మాగ్నెటోఎలక్ట్రిక్ యాంటెన్నా, ఈ వాహనాలు చేయగల పనిని గణనీయంగా విస్తరించగలదు.

మిగిలిన ప్రశ్న ఏమిటంటే, ప్రయోగశాల మరియు పరీక్ష ఫలితాలు విభిన్న వాస్తవ ప్రపంచ వాతావరణాల్లో కూడా స్కేల్ అవుతాయా అన్నదే. అవి అలా అయితే, నీటి అడుగున స్వయంచాలకత తక్కువ ఒంటరిగా ఉండి, మరింత సామర్థ్యవంతంగా మారవచ్చు.

ఈ వ్యాసం New Atlas రిపోర్టింగ్ ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.