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生物電磁信號傳輸機理在無線通信中的應用


時間:2017-05-31 作者:五五
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今年2月,DARPA國防技術(shù)辦公室發(fā)布廣泛機構(gòu)公告,項目名稱為“無線電生物”(RadioBio),項目編號為HR001117S0021,征集業(yè)界對生物電磁信號傳遞的創(chuàng)新性研究方案,并準備投資研究。

1、研究目標

RadioBio計劃的目標是確定是否在生物系統(tǒng)之間存在有意圖的信號傳輸現(xiàn)象,若存在,將確定有關(guān)傳輸機理以及傳遞的信息,探索這些自然“天線”的結(jié)構(gòu)和功能如何能夠在噪聲和雜波背景環(huán)境下產(chǎn)生和接收信息。

2、項目背景

100多年來,生物學家一直在研究細胞以及各種生物系統(tǒng)之間的通信,對細胞間的化學信號傳遞進行了深入研究。當前,化學信號傳遞作為大量生化過程的基本組成的觀點已被普遍接受。然而,生物系統(tǒng)是由物理實體組成的,許多實體不斷被充入電荷,并處于運動之中,因此會產(chǎn)生電磁波。在單個細胞內(nèi),不同的生物結(jié)構(gòu)在大范圍空間維度(從納米級到米級)存在,同時存在類似大范圍的現(xiàn)象學時間尺度(皮秒級“萬億分之一秒”到分鐘級)。這些空間和時間尺度與物質(zhì)多樣性和個體生物結(jié)構(gòu)相結(jié)合,不可避免地存在大范圍電磁波譜與生物系統(tǒng)的相互作用。另外,各種生物結(jié)構(gòu)與人工諧振結(jié)構(gòu)以及天線類似,并可能對電磁輻射產(chǎn)生類似的響應。


這些相互作用的結(jié)果已經(jīng)為人所知,包括視覺、光合作用、生物發(fā)光、神經(jīng)網(wǎng)絡、磁導航。但是關(guān)于生物系統(tǒng)KHzTHz頻段電磁交互作用的信息非常有限。一些理論文獻,有些是10年之前的,證明各種電磁交互的可行性,包括THzDNA的交互。THz輻射是來自細胞膜的輻射,KHz是來自系統(tǒng)體的輻射。同時,各種實驗證明了Hz到皮赫茲(PHz)范圍電磁場對細胞和組織影響的初步證據(jù)。而且,對特定的生物結(jié)構(gòu)進行了假設,如扮演開關(guān)、二極管、變壓器、放大器的角色。然而,以前公開的結(jié)果都沒有明確斷定生物系統(tǒng)間的電磁信號傳輸是否存在。另外,許多實驗在用參數(shù)化或定量方式研究時都沒有成功,沒有用實驗方法對量化的理論預測進行測試,也沒有對系統(tǒng)誤差進行有效控制。

關(guān)鍵詞:儀器儀表 測試測量 無線通信 電磁波    瀏覽量:1098

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