Il MIT studia l'orecchio per i chip RF del futuro

I chip a radio frequenza potrebbero diventare sempre più efficienti grazie a uno studio condotto sull'orecchio umano.

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a cura di Manolo De Agostini

Ingegneri del MIT hanno realizzato un chip radio a basso costo, veloce e ultra-broadband, modellato sull'interno dell'orecchio umano, che potrebbe permettere di sviluppare dispositivi wireless capaci di ricevere una gamma vastissima di differenti tipi di segnale, da quello dei cellulari, alla radio, a quello televisivo, fino a un flusso dati per Internet.

Il professor Rahul Sarpeshkar e il suo assistente Soumyajit Mandal, hanno progettato un chip che imita la coclea. Questo chip non è solamente più veloce rispetto analizzatore di spettro a radio frequenza, ma consuma anche meno - 100 volte meno rispetto a quanto sarebbe stato richiesto per la rappresentazione diretta dell'intero bandwidth.

"La coclea ha, rapidamente, l'immagine generale di cosa succede nello spettro del suono", ha dichiarato Sarpeshkar. "Quando iniziai ad analizzare l'orecchio, mi resi conto che è come una super radio con 3500 canali paralleli".

La coclea RF imita la struttura e la funzione della coclea biologica. che usa la meccanica dei fluidi, il processo di segnali neurali e la piezolettricità per convertire onde sonore in segnali elettrici da inviare al cervello. Quando le onde sonore entrano nella coclea, producono onde meccaniche nella membrana cocleare e il fluido dell'orecchio interno attiva i sensori recettivi (hair cell). La coclea può percepire una gamma di frequenze da 100 a 10000 Hz. Sarpeshkar ha usato gli stessi principi di progettazione nella sua coclea RF per creare un dispositivo in grado di percepire segnali su milioni di frequenze.

La coclea RF è integrata in un chip di silicio di 1.5 mm x 3 mm, lavora come analizzatore di spettro analogico, rilevando la composizione di qualsiasi onda elettromagnetica all'interno del suo campo di percezione. Le onde elettromagnetiche viaggiano attraverso induttori elettronici e condensatori. I transistor elettronici giocano il ruolo dei sensori recettivi (hair cell).

Sarpeshkar ha dichiarato che gli ingegneri possono ricavare molto dallo studio dei sistemi biologici, figli di un'evoluzione lunga milioni di anni.

"Gli umani hanno tanta strada da fare prima che le loro architetture possano competere con successo con quelle in natura, specialmente nelle situazioni dove un'efficienza energetica elevata e il basso consumo sono la cosa più importante".