Muchas señales, un chip

El oído humano es una maravilla de la ingeniería eficiente: con muy poca energía, puede detectar una gama de frecuencias asombrosamente amplia. Inspirados por esa destreza, los ingenieros del MIT han construido un chip de radio rápido, de banda ultra ancha y de bajo consumo que podría usarse en dispositivos inalámbricos capaces de recibir muchos tipos diferentes de señales.

De pie junto a La cóclea de RF, un chip de radio de banda ultraancha de baja potencia, se conecta a una antena para captar una amplia gama de señales.

Rahul Sarpeshkar ‘90, profesor asociado de ingeniería eléctrica e informática, y su estudiante graduado Soumyajit Mandal, SM ‘04, diseñaron el chip para imitar el oído interno o cóclea. El chip separa las señales de radio en sus frecuencias individuales más rápido que cualquier otro analizador de espectro diseñado por humanos y funciona a una potencia mucho menor. Los chips de radio tradicionales que podrían hacer esto consumirían demasiada energía para ser prácticos.

Esta historia fue parte de nuestro número de julio de 2009

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La cóclea capta rápidamente el panorama general de lo que sucede en el espectro de sonido, dice Sarpeshkar. Cuanto más comencé a mirar el oído, más me di cuenta de que es como una súper radio con 3500 canales paralelos.

Los investigadores describen su nuevo chip, al que han denominado cóclea de radiofrecuencia (RF), en un artículo publicado en la edición de junio del IEEE Journal of Solid-State Circuits. También han solicitado una patente para una arquitectura de radio universal que utiliza la cóclea de RF para procesar un amplio espectro de señales, incluidas las transmitidas en la mayoría de las aplicaciones inalámbricas comerciales.

En la cóclea biológica, las ondas sonoras se convierten en ondas mecánicas que viajan a lo largo de la membrana coclear y el líquido del oído interno, activando las células ciliadas, que envían señales eléctricas al cerebro. En la cóclea de RF, que está incrustada en un chip de silicio de 1,5 por 3 milímetros, las ondas electromagnéticas viajan a través de inductores y condensadores electrónicos que imitan el fluido biológico y la membrana, y los transistores electrónicos desempeñan el papel de las células ciliadas. Pero mientras que el oído humano puede percibir frecuencias de 100 a 10,000 hertz, el rango de la cóclea de RF se extiende desde 600 megahertz a 8 gigahertz, abarcando señales de teléfono celular, Internet, radio y televisión.

Con formación como ingeniero pero también estudiante de biología, Sarpeshkar, con su grupo en el Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT, a menudo se inspira en el mundo natural para diseñar dispositivos electrónicos. Él dice que los ingenieros pueden aprender mucho del estudio de sistemas biológicos que han evolucionado durante cientos de millones de años para realizar tareas sensoriales y motoras de manera muy eficiente en entornos ruidosos con señales en competencia.

Aunque tenemos un largo camino por recorrer antes de que nuestros inventos compitan con éxito con los de la naturaleza, dice Sarpeshkar, podemos extraer los recursos intelectuales de la naturaleza para crear dispositivos útiles para los humanos.

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