Интернет научился сгибаться: «лучи Эйри» научили сигнал обходить барьеры

Сверхвысокочастотные беспроводные сети обещают прорыв в скорости передачи данных, необходимый для приложений виртуальной реальности и беспилотного транспорта. Однако, их широкое распространение сдерживается уязвимостью к блокировке сигнала стенами и другими препятствиями. Инженеры из Принстонского университета предложили инновационное решение этой проблемы.

Ими разработана технология, позволяющая радиоволнам огибать преграды, используя так называемые «лучи Эйри». Эти изогнутые траектории позволяют передавать информацию даже при отсутствии прямой видимости между передатчиком и приемником. Подход основан на интеграции законов физики и алгоритмов машинного обучения, что обеспечивает адаптацию в реальном времени.

Хотя концепция лучей Эйри была предложена еще в 1979 году, до недавнего времени она изучалась преимущественно в теоретическом ключе. Теперь ученые применили нейронную сеть для выбора оптимальной формы луча в зависимости от окружающей обстановки и динамически адаптироваться к изменениям в ней.

По словам профессора Ясаман Гасемпур, данное исследование открывает перспективу использования субтерагерцевого диапазона, где скорости передачи данных могут превышать современные стандарты в десятки раз.

Проблема высокочастотных волн заключается в их узконаправленности и плохой проходимости в условиях помех. Предыдущие попытки решения, основанные на использовании отражателей, оказались неэффективными. Новая технология позволяет сигналу “закручиваться”, обходя препятствия.

Аспирант Хаозе Чэнь, подчеркивает, что основной задачей было не только создание таких лучей, но и их оптимизация для конкретных условий. Для этого команда разработала симулятор, позволяющий моделировать различные сценарии.

Ключевым элементом стало применение физических принципов для обучения нейросети. Это позволило избежать использования больших массивов данных и повысить точность системы. После обучения сеть быстро адаптируется к изменениям, поддерживая стабильную связь.

Разработанная система была протестирована в лабораторных условиях, имитирующих сложные сценарии в помещениях. Полученные результаты свидетельствуют о высокой вероятности ее практического применения в ближайшем будущем.

Потенциальные области применения включают высокоскоростные системы VR, автономный транспорт и беспроводные сети нового поколения, способные передавать большие объемы данных без задержек.

Авторы отмечают, что их разработка устраняет одно из основных препятствий на пути к внедрению субтерагерцевых технологий. В перспективе такие передатчики смогут “интеллектуально” прокладывать путь даже в самых сложных условиях. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.