Con l’avvento della tecnologia wireless 6G, le reti mobili subiranno una trasformazione radicale. Si tratta di una tecnologia che, una volta disponibile, potrà garantire una velocità di trasmissione fino a 100 volte superiori a quelle attuali, una latenza ultra-bassa e soprattutto il supporto a una vasta gamma di applicazioni, dall’Internet of Things (IoT) alle città intelligenti, fino alla guida autonoma e all’industria 4.0. Tutti ambiti di applicazione che però richiedono sistemi capaci non solo di trasmettere dati, ma anche di raccogliere informazioni sull’ambiente circostante.
Ad oggi, però, comunicazione e rilevamento vengono gestiti da dispositivi separati, il che aumenta costi e complessità. Per fortuna, un team di ricerca internazionale ha sviluppato una tecnologia innovativa in grado di cambiare profondamente il modo in cui operano le reti wireless. Ovvero una “metasuperficie a codifica spazio-temporale”, una superficie ingegnerizzata che integra comunicazione wireless e rilevamento ambientale in un unico sistema.
La metasuperficie che gioca con la luce per trasmettere informazioni (e non solo)
Realizzata nell’ambito di una ricerca guidata dai professori Lei Zhang e Tie Jun Cui (Southeast University – Cina), in collaborazione con il professor Marco Di Renzo (Centro Nazionale della Ricerca Scientifica francese (CNRS) e del King’s College di Londra), e il professor Vincenzo Galdi (Università del Sannio), questa metasuperficie permette non solo di trasmettere informazioni, ma anche di rilevare oggetti e movimenti nell’ambiente circostante, integrando in un unico sistema funzionalità di comunicazione e sensing.
Ma cos’è una “metasuperficie”? Stando all’ANSA, si tratta di una nuova forma di metamateriali, ossia materiali con proprietà che non si trovano in natura, “e che in un vicino futuro potrebbero essere integrati nelle nostre città o nelle nostre case per rendere le infrastrutture urbane e industriali più intelligenti ed efficienti“. Nel caso delle trasmissioni 6G, questi metamateriali potrebbero essere utilizzati “per inviare informazioni e allo stesso tempo per rilevare movimenti o la presenza di oggetti“.
Come? Lo spiega il professor Vincenzo Galdi: “Pensate a questa superficie come a uno specchio intelligente che non si limita a riflettere i segnali, ma li modifica attivamente. Ogni elemento della superficie contiene diodi che possono essere attivati o disattivati per cambiare il comportamento delle onde elettromagnetiche. Questi diodi, controllati da un circuito integrato, rendono la risposta completamente programmabile. Cambiando rapidamente la loro accensione in configurazioni differenti, possiamo generare segnali aggiuntivi a varie frequenze e controllarne con precisione la direzione”.
Un nuovo sistema per le future reti 6G
Dopo varie simulazioni al computer, i ricercatori hanno realizzato un prototipo operante a 10.3 GHz, testato con successo in ambienti reali, sia interni che esterni. Grazie a un algoritmo di intelligenza artificiale, la metasuperficie “è in grado di tracciare utenti in movimento e localizzare oggetti fissi, adattandosi dinamicamente all’ambiente. Integrando queste superfici intelligenti su pareti, facciate degli edifici e altre strutture, possiamo trasformare gli spazi in ambienti interattivi e reattivi. Inoltre, il sistema può bilanciare dinamicamente le funzionalità di comunicazione e rilevamento in base alle esigenze del contesto“, aggiunge il professor Lei Zhang.
Secondo i ricercatori, questa tecnologia potrebbe trovare applicazione in diversi settori, dai droni connessi ai sistemi di sicurezza domestica, fino alla comunicazione tra veicoli autonomi e infrastrutture stradali. In ambito sanitario, inoltre, potrebbe rivoluzionare il monitoraggio dei pazienti, offrendo soluzioni non invasive.
“Questa ricerca rappresenta il risultato di anni di studio sui materiali per il controllo dei segnali wireless e sui nuovi paradigmi di comunicazione,” conclude il professor Tie Jun Cui. “La natura interdisciplinare del nostro team ha consentito un’integrazione efficace tra elettromagnetismo e teoria delle comunicazioni, aprendo la strada a nuove applicazioni nel settore. Guardando al futuro, ci concentreremo sul miglioramento dell’efficienza di queste superfici intelligenti, integrando l’intelligenza artificiale a livello di sistema e rafforzando la sicurezza per proteggere dati e comunicazioni da potenziali minacce”.
