p (PhysOrg.com) - Você acha que o futuro da comunicação é 4G? Pense de novo. Pesquisadores do Instituto de Tecnologia da Geórgia estão trabalhando em soluções de comunicação para redes tão futurísticas que ainda nem existem. p A equipe está investigando como fazer com que dispositivos um milhão de vezes menores que o comprimento de uma formiga se comuniquem entre si para formar nano-redes. E eles estão usando uma abordagem diferente da comunicação “celular” - ou seja, como as bactérias se comunicam umas com as outras - para encontrar uma solução.

p Georgia Tech Professor de Engenharia Elétrica e da Computação Ian Akyildiz e sua equipe de pesquisa - Faramarz Fekri, professor de engenharia elétrica e da computação; Craig Forest, professor assistente de engenharia mecânica; Brian Hammer, professor assistente de biologia; e Raghupathy Sivakumar, professor de engenharia elétrica e da computação - recentemente recebeu uma bolsa de US $ 3 milhões da National Science Foundation para o projeto.

p Nos próximos quatro anos, a equipe vai estudar como as bactérias se comunicam entre si em nível molecular para ver se os mesmos princípios podem ser aplicados a como os nanodispositivos um dia se comunicarão para formar redes em nanoescala.

p Se a equipe for bem-sucedida, os aplicativos para inteligência, nanonetworks comunicativas podem ser abrangentes e potencialmente transformadoras.

p “As máquinas em nanoescala podem ser potencialmente injetadas no sangue, circulando no corpo para detectar vírus, bactérias e tumores, ”Disse Akyildiz, investigador principal do estudo. “Todas essas doenças - câncer, diabetes, Alzheimer, asma, tudo o que você puder pensar - eles farão parte da história ao longo dos anos. E esse é apenas um aplicativo. ”

p Nanotecnologia é o estudo da manipulação da matéria em escala atômica e molecular, onde fenômenos únicos permitem novas aplicações que não são viáveis ​​ao trabalhar com materiais a granel ou mesmo átomos ou moléculas individuais. Geralmente, a nanotecnologia lida com o desenvolvimento de materiais, dispositivos ou estruturas que possuem pelo menos uma dimensão de 1 a 100 nanômetros. Um nanômetro é um bilionésimo de um metro.

p A maioria dos dispositivos em nanoescala que existem atualmente são primitivos, Akyildiz disse, mas com a comunicação os dispositivos poderiam colaborar e ter uma inteligência coletiva.

p Essa é a questão que os pesquisadores estão enfrentando - como essas nanorredes se comunicariam? Por causa de seu tamanho, as soluções clássicas de comunicação não funcionarão. A equipe está voltando sua atenção para a natureza em busca de inspiração.

p “Percebemos que a natureza já tem todas essas nanomáquinas. As células humanas são exemplos perfeitos de nanomáquinas e o mesmo se aplica às bactérias, ”Disse Akyildiz. “E então, a melhor aposta para nós é observar o comportamento das bactérias e aprender como as bactérias estão se comunicando e usar essas soluções naturais para desenvolver soluções para problemas de comunicação futuros. ”

p As bactérias usam sinais químicos para se comunicarem umas com as outras por meio de um processo chamado quorum sensing, o que permite que uma população de micróbios unicelulares funcione como um organismo multicelular. Descoberto originalmente há várias décadas em bactérias marinhas bioluminescentes incomuns, acredita-se agora que todas as bactérias “falam” umas com as outras por meio de sinais químicos.

p Microbiologistas estão começando a aprender as “línguas” que as bactérias falam e quais atividades são controladas por essa comunicação celular. Muitas bactérias patogênicas causadoras de doenças usam o sensor de quorum para ativar suas toxinas e outros fatores para usar contra um hospedeiro. Terapêuticas potenciais estão sendo desenvolvidas por alguns pesquisadores que são projetadas para interromper a detecção de quorum por bactérias infecciosas.

p “É improvável que uma única bactéria patogênica em seu corpo mate você, ”Disse Hammer, um geneticista microbiano. “Mas como eles se comunicam, todo o grupo orquestra esse comportamento coordenado usando comunicação química e o resultado final é que eles trabalham como um grupo para matar seu hospedeiro. Então, podemos usar essas mesmas informações de maneira positiva, aproveitando e entendendo os limites da comunicação? ”

p Os pesquisadores Hammer e Forest da Georgia Tech se concentrarão na experimentação para entender melhor os elementos da comunicação bacteriana, e, em seguida, trabalhar com os especialistas em engenharia elétrica e de computação da equipe para traduzir suas descobertas em um possível modelo de comunicação para nanonetworks.

p “Esta é uma pesquisa realmente revolucionária, ”Disse Fekri, professor de engenharia elétrica e da computação. “Ninguém olhou para essas questões antes. Estamos lidando com grandes desafios. Vai exigir muito talento e trabalho árduo para lidar com eles. ”

p O projeto deve abrir caminho para a pesquisa em comunicação em nanoescala. A gama de aplicações de nanonetworks é incrivelmente ampla, de redes intra-corporais para monitoramento de saúde, detecção de câncer ou distribuição de drogas para sistemas de prevenção de ataques químicos e biológicos.

p Ao final de quatro anos, a equipe espera demonstrar as teorias básicas e fundamentais para a comunicação de nanodispositivos. Eles também esperam desenvolver uma ferramenta de simulação para o público usar para ver como as máquinas podem imitar a comunicação de bactérias, o que, com sorte, atrairá outros pesquisadores para se envolverem na investigação desta área.

p “Os paradigmas existentes para protocolos e algoritmos de rede não se aplicam mais. Isso está além das fronteiras da pesquisa de rede, ”Disse Sivakumar. “É realmente algo que pode mudar as coisas e ninguém fez isso antes.”

p Um grande ponto forte da equipe de pesquisa da Georgia Tech é sua natureza interdisciplinar.

p “Estamos empolgados em combinar ciência e engenharia, bem como nossos respectivos conjuntos de ferramentas, seja engenharia genética, sensoriamento genético ou teoria de comunicação de rede para lidar com este problema de nível de sistema - este grande desafio em nanotecnologia, ”Disse Forest, um especialista em engenharia biomédica.