Die Welt der drahtlosen Kommunikation steht vor einem bedeutenden Durchbruch. Wissenschaftler haben einen völlig neuen Mikrochip vorgestellt, der komplexe Berechnungen direkt während der Übertragung von Funksignalen durchführen kann. Diese Technologie verspricht, den Ansatz zur Datenübertragung grundlegend zu verändern und sie schneller, energieeffizienter und sicherer zu machen.

Wie RBC-Ukraine unter Berufung auf eine Studie im renommierten Journal Nature Communications berichtet, verbraucht das neue Gerät weniger als 200 Milliwatt Energie. Dies ist ein kritischer Indikator für autonome Systeme, bei denen jedes Watt zählt.

Verzicht auf Binärcode

Traditionelle Kommunikationssysteme arbeiten nach einem etablierten Algorithmus: Informationen werden in digitalen Code (Nullen und Einsen) umgewandelt, verarbeitet und dann in Radiowellen für die Übertragung transformiert. Der neue Chip bricht mit dieser Paradigma. Anstatt die Daten in Computercode zu übersetzen, wandelt das Gerät sie in kurze Serien von Mikrowellenimpulsen um.

Die Entwickler ziehen eine interessante Parallele zur Arbeit großer Sprachmodelle wie ChatGPT. Ähnlich wie neuronale Netze Text in semantische Blöcke – Token – zerlegen, formt dieser Chip seine eigene einzigartige "Sprache" der Datenübertragung direkt im Funkverkehr. Dies ermöglicht es, überflüssige Verarbeitungsschritte zu umgehen, die den Betrieb herkömmlicher Systeme unvermeidlich verlangsamen.

"Das ist vergleichbar mit der Erstellung eines eigenen Mikrowellenwörterbuchs. Da die Daten während des gesamten Prozesses in Form von Radiowellen bleiben, eliminieren wir überflüssige Rechenschritte", erklärt einer der Erfinder der Technologie, Bal Govind.

Technologie der "probabilistischen Bits"

Während der Tests demonstrierten die Wissenschaftler die unglaublichen Möglichkeiten des Geräts. Der Chip leitete enorme Datenströme mit einer Geschwindigkeit von mehreren Gigabit pro Sekunde durch sich hindurch. Der Schlüsselelement dabei waren die sogenannten "probabilistischen Bits" (p-Bits).

Im Gegensatz zu starren Nullen und Einsen sind p-Bits flexibel und können sich unter dem Einfluss des Eingangssignals verändern. Diese Eigenschaft ermöglichte ein außergewöhnliches Maß an Datenkomprimierung. Im Experiment gelang es den Wissenschaftlern, ein Foto eines tropischen Sturms von einem Satelliten zu übertragen, wobei nur ein Achtel des ursprünglichen Datenvolumens verwendet wurde. Dabei blieben die visuelle Schärfe und die Details des Bildes vollständig erhalten.

Zukunft für Drohnen und Weltraum

Das Auftauchen einer solchen Technologie wird eine echte Rettung für die Industrie kleiner Satelliten und Drohnen sein. Diese Geräte sind oft durch schwache Batterien und strenge Limits für die Bandbreite der Kommunikationskanäle eingeschränkt.

Der neue Chip wird es ihnen ermöglichen, vollständige, detaillierte Fotos und Videostreams anstelle von vereinfachten Textkoordinaten oder bis zur Unkenntlichkeit komprimierten Daten zu senden. Dies eröffnet neue Horizonte für die Erdbeobachtung, Aufklärung und wissenschaftliche Forschung.

Hardware-Schutz vor Abhörung

Neben Geschwindigkeit und Energieeinsparung bietet die Technologie auch ein hohes Maß an Sicherheit. Eine Nachricht, die auf diese Weise übertragen wird, wird praktisch unmöglich abzufangen sein. Die Daten können nur von einem ähnlichen Mikrowellenchip entschlüsselt werden, der auf dasselbe "Mikrowellenwörterbuch" eingestellt ist.

Die Wissenschaftler haben bereits einen Patentantrag eingereicht und beginnen mit der Vorbereitung der Technologie für den kommerziellen Markt. Die Einführung dieser Entwicklung könnte den Beginn einer neuen Ära in der drahtlosen Kommunikation markieren.