Informtica
Redação do Site Inovação Tecnológica – 20/08/2025
Existe um nmero infinito de trajetrias Airy viveis que podem ser configuradas entre o transmissor e o receptor. Esta ilustrao mostra trs exemplos desses feixes.
[Imagem: Haoze Chen et al. – 10.1038/s41467-025-62443-0]
Redes sem fio 10 vezes mais rpidas
As redes sem fio domsticas e comerciais tm feito um bom trabalho, mas algumas aplicaes, como a realidade virtual, tm sede de mais largura de banda.
O maior problema que as larguras de banda de frequncia ultra-alta so facilmente bloqueadas por objetos, o que causa interrupes nas transmisses quando o usurio caminha entre salas ou at mesmo passa frente de um mvel.
A boa notcia que Haoze Chen e colegas da Universidade de Princeton, nos EUA, j tm uma ideia sobre como fazer com que as ondas de rdio simplesmente se desviem dos obstculos, literalmente fazendo curvas para contornar objetos, paredes ou o corpo de outros usurios.
Funcionou to bem que a equipe j fala em explorar a banda sub-terahertz, que tem o potencial de processar 10 vezes mais dados do que os sistemas sem fio atuais. Esse tipo de transmisso rpida ser muito til em sistemas de realidade virtual e em veculos totalmente autnomos, por exemplo.
Sinais de frequncia ultra-alta, como os da faixa subterahertz, so transmitidos em feixes definidos, ao contrrio das ondas de rdio de baixa frequncia, que se espalham por reas mais amplas. Isso cria muitos problemas de bloqueio, principalmente em ambientes internos e com muita movimentao de pessoas e objetos.
A equipe ento foi procurar um outro tipo de feixe de ondas – ondas que possam fazer curvas.
Aprendizado para a gerao de um feixe otimizado para curvar-se em torno de um obstculo e fornecer potncia mxima ao receptor.
[Imagem: Haoze Chen et al. – 10.1038/s41467-025-62443-0]
Ondas de rdio que fazem curvas
Para fazer com que os feixes de ondas de rdio possam fazer curvas e contornar os objetos, a equipe explorou uma ideia proposta h quase 50 anos, que consistia em criar um tipo de onda de rdio chamada “feixes de Airy“, que permite moldar as transmisses para que elas no sigam em linha perfeitamente reta, mas se comportem como uma bola de futebol com efeito, contornando a barreira que tenta impedir sua passagem.
Os feixes de luz de Airy foram previstos na teoria por Michael Berry e Nandor Balazs, em 1979, mas os cientistas s conseguiram gerar essa luz que faz curvas na prtica em 2007. O nome feixes de Airy uma referncia integral de Airy, calculada por George Biddell Airy em 1830 para explicar a custica ptica por trs de fenmenos como o arco-ris – custica a superfcie dos raios de luz dispersos por uma superfcie curva.
Quando controlados corretamente, os feixes de Airy podem manobrar atravs de um campo complexo e mvel de objetos. Para lidar com situaes do mundo real, onde nunca se sabe onde o obstculo vai aparecer, a equipe usou a inteligncia artificial, uma rede neural que permite ajustar rapidamente a transmisso a um ambiente complexo e dinmico.
Ao contrrio dos sistemas sem fio estticos, o novo sistema permite que os transmissores se adaptem s mudanas em tempo real, ajustando continuamente as propriedades exatas da curvatura do feixe de ondas de rdio. Assim, o transmissor consegue direcionar os sinais em torno de novos obstculos conforme eles surgem, mantendo uma conexo forte mesmo em ambientes lotados e em constante mudana.
“O que estamos fazendo no apenas gerar os feixes, mas descobrir quais funcionam melhor na situao,” disse Chen. “As pessoas demonstraram que esses feixes podem ser criados, mas no demonstraram como eles podem ser otimizados.”
Realizao experimental de feixes de Airy.
[Imagem: Haoze Chen et al. – 10.1038/s41467-025-62443-0]
Aprendizado dinmico
Formatar adequadamente cada feixe com a curvatura adequada um problema difcil, especialmente em um ambiente dinmico. O mtodo padro de direcionamento de feixes – examinar uma sala em busca do melhor caminho de transmisso – no funciona para os casos que a equipe tem em mente. Alm disso, a matemtica complexa dos feixes de Airy significa que impraticvel calcular o grau de cada curvatura e onde cada curva deve comear.
Para resolver o problema, os pesquisadores se inspiraram nos atletas: Jogadores no pegam uma calculadora toda vez que precisam chutar ou arremessar a bola, eles se baseiam na experincia passada para calcular a fora e direo em diferentes situaes. Para gerar esse tipo de resposta, os pesquisadores projetaram uma rede neural, um sistema computacional que imita o crebro. Contudo, treinar a rede neural tambm exigiria inmeros experimentos, ento a equipe projetou um simulador, que gera rapidamente toda uma gama de possibilidades.
Os testes envolveram experimentos focados em entender a tecnologia e desenvolver maneiras de controlar as transmisses, o que coloca o sistema prximo da utilizao prtica.
“Este trabalho aborda um problema de longa data que vinha impedindo a adoo de frequncias to altas em comunicaes sem fio dinmicas at hoje,” disse a professora Yasaman Ghasempour. “Com novos avanos, vislumbramos transmissores capazes de navegar de forma inteligente at mesmo nos ambientes mais complexos, trazendo conectividade sem fio ultrarrpida e confivel para aplicaes que hoje parecem inacessveis – da realidade virtual imersiva ao transporte totalmente autnomo.”
Bibliografia:
Artigo: A Physics-Informed Airy Beam Learning Framework for Blockage Avoidance in sub-Terahertz Wireless Network
Autores: Haoze Chen, Atsutse Kludze, Yasaman Ghasempour
Revista: Nature Communications
DOI: 10.1038/s41467-025-62443-0
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