![\"\"](\"http:\/\/robots-argentina.com.ar\/didactica\/wp-content\/uploads\/autonomos-chip.png\")
<\/a><\/p>\nLos veh\u00edculos aut\u00f3nomos que dependen de sensores de imagen basados en la luz a menudo tienen dificultades para ver a trav\u00e9s de algo que obstruye la visi\u00f3n, como la niebla. Pero los investigadores del MIT han desarrollado un sistema de recepci\u00f3n de radiaci\u00f3n sub-terahercios que podr\u00eda ayudar a conducir autom\u00f3viles sin conductor cuando los m\u00e9todos tradicionales fallan.<\/p>\n
Las longitudes de onda de sub-terahercios, que se encuentran entre la radiaci\u00f3n de microondas e infrarroja en el espectro electromagn\u00e9tico, se pueden detectar f\u00e1cilmente a trav\u00e9s de la niebla y las nubes de polvo, mientras que los sistemas de im\u00e1genes LiDAR<\/strong> basados en infrarrojos utilizados en veh\u00edculos aut\u00f3nomos tienen dificultades. Para detectar objetos, un sistema de im\u00e1genes basado en sub-terahercios env\u00eda una se\u00f1al inicial a trav\u00e9s de un transmisor; un receptor mide la absorci\u00f3n y reflexi\u00f3n de las longitudes de onda de los sub-terahercios del rebote. Eso env\u00eda una se\u00f1al a un procesador que recrea una imagen del objeto.<\/p>\n Pero la implementaci\u00f3n de sensores sub-terahertcios en autos sin conductor es un desaf\u00edo. Un reconocimiento de objetos sensible y preciso requiere una fuerte se\u00f1al de salida del receptor al procesador. Los sistemas tradicionales, hechos de componentes discretos que producen esas se\u00f1ales, son grandes y costosos. Existen matrices m\u00e1s peque\u00f1as de sensores en chip, pero producen se\u00f1ales d\u00e9biles.<\/p>\n En un art\u00edculo publicado en l\u00ednea por el IEEE Journal of Solid-State Circuits, los investigadores describen una matriz bidireccional de recepci\u00f3n sub-terahercios en un chip que es mucho m\u00e1s sensible, lo que significa que puede capturar e interpretar mejor las longitudes de onda de sub-terahercios en presencia de mucho ruido de se\u00f1al.<\/p>\n Para lograr esto, implementaron un esquema de p\u00edxeles a partir de una mezcla de se\u00f1ales independientes, llamados \u00abdetectores heterodinos\u00bb, que generalmente son muy dif\u00edciles de integrar en chips. Los investigadores redujeron dr\u00e1sticamente el tama\u00f1o de los detectores heterodinos para que muchos de ellos puedan encajar en un denso chip. El truco consisti\u00f3 en crear un componente multiprop\u00f3sito compacto que pueda mezclar simult\u00e1neamente se\u00f1ales de entrada, sincronizar la matriz de p\u00edxeles y producir fuertes se\u00f1ales de banda base de salida.<\/p>\n Los investigadores construyeron un prototipo, que tiene una matriz de 32 p\u00edxeles integrada en un dispositivo de 1,2 mil\u00edmetros cuadrados. Los p\u00edxeles son aproximadamente 4.300 veces m\u00e1s sensibles que los p\u00edxeles en los sensores de matriz de sub-terahercios de hoy en d\u00eda en chips. Con un poco m\u00e1s de desarrollo, es posible que el chip se pueda usar en autos sin conductor y robots aut\u00f3nomos.<\/p>\n \u00abUna gran motivaci\u00f3n para este trabajo es tener mejores ‘ojos el\u00e9ctricos’ para veh\u00edculos aut\u00f3nomos y drones\u00bb, dice el coautor Ruonan Han, profesor asociado de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica y ciencias de la computaci\u00f3n, y director del Grupo de Electr\u00f3nica Integrada Terahertz en el Microsystems Technology Laboratories (MTL) del MIT. \u00abNuestros sensores de sub-terahercios de bajo costo y en chip jugar\u00e1n un papel complementario al LiDAR<\/a><\/strong> para cuando el entorno sea peligroso\u00bb.<\/p>\n Junto a Han en la publicaci\u00f3n, se encuentran el primer autor Zhi Hu y el coautor Cheng Wang, ambos estudiantes de doctorado en el Departamento de Ingenier\u00eda El\u00e9ctrica y Ciencias de la Computaci\u00f3n que trabajan en el grupo de investigaci\u00f3n de Han.<\/p>\n Dise\u00f1o descentralizado<\/strong><\/p>\n La clave del dise\u00f1o es lo que los investigadores denominan \u00abdescentralizaci\u00f3n\u00bb. En este dise\u00f1o, un p\u00edxel \u00fanico, denominado p\u00edxel \u00abheterodino\u00bb, genera el ritmo de la frecuencia (la diferencia de frecuencia entre dos se\u00f1ales de sub-terahercios entrantes) y la \u00aboscilaci\u00f3n local\u00bb, una se\u00f1al el\u00e9ctrica que cambia la frecuencia de una frecuencia de entrada. Este proceso de \u00abmezcla descendente\u00bb produce una se\u00f1al en el rango de megahercios que puede ser f\u00e1cilmente interpretada por un procesador de banda base.<\/p>\n La se\u00f1al de salida se puede usar para calcular la distancia de los objetos, de manera similar a como un LiDAR<\/strong> calcula el tiempo que tarda un l\u00e1ser en impactar un objeto y rebotar. Adem\u00e1s, la combinaci\u00f3n de las se\u00f1ales de salida de una matriz de p\u00edxeles y la direcci\u00f3n de los p\u00edxeles en una cierta direcci\u00f3n puede permitir im\u00e1genes de alta resoluci\u00f3n de una escena. Esto permite no solo la detecci\u00f3n, sino tambi\u00e9n el reconocimiento de objetos, algo fundamental en veh\u00edculos aut\u00f3nomos y robots.<\/p>\n La colecci\u00f3n de p\u00edxeles heterodinos funciona solo cuando las se\u00f1ales de oscilaci\u00f3n locales de todos los p\u00edxeles est\u00e1n sincronizadas, lo que significa que se necesita una t\u00e9cnica de sincronizaci\u00f3n de se\u00f1ales. Los dise\u00f1os centralizados incluyen un solo concentrador que comparte se\u00f1ales de oscilaci\u00f3n locales con todos los p\u00edxeles.<\/p>\n Estos dise\u00f1os generalmente se usan en receptores de frecuencias m\u00e1s bajas y pueden causar problemas en las bandas de frecuencia de sub-terahercios, donde la generaci\u00f3n de una se\u00f1al de alta potencia desde un solo concentrador es notoriamente dif\u00edcil. A medida que la matriz aumenta, la potencia compartida por cada p\u00edxel disminuye, lo que reduce la intensidad de la se\u00f1al de banda base de salida, que depende en gran medida de la potencia de la se\u00f1al de oscilaci\u00f3n local. Como resultado, una se\u00f1al generada por cada p\u00edxel puede ser muy d\u00e9bil, lo que lleva a una baja sensibilidad. Se ha comenzado a usar algunos sensores en chip de este dise\u00f1o, pero est\u00e1n limitados a ocho p\u00edxeles.<\/p>\n El dise\u00f1o descentralizado de los investigadores aborda este compromiso de sensibilidad a la escala. Cada p\u00edxel genera su propia se\u00f1al de oscilaci\u00f3n local, utilizada para recibir y mezclar la se\u00f1al entrante. Adem\u00e1s, un acoplador integrado sincroniza su se\u00f1al de oscilaci\u00f3n local con la de su vecino. Esto le da a cada p\u00edxel m\u00e1s potencia de salida, ya que la se\u00f1al de oscilaci\u00f3n local no fluye desde un centro global.<\/p>\n Una buena analog\u00eda para el nuevo dise\u00f1o descentralizado es un sistema de riego, dice Han. Un sistema de irrigaci\u00f3n tradicional tiene una bomba que dirige un poderoso flujo de agua a trav\u00e9s de una red de tuber\u00edas que distribuye agua a muchos sitios de rociadores. Cada aspersor escupe agua con un flujo mucho m\u00e1s d\u00e9bil que el flujo inicial de la bomba. Si se desea que los rociadores lancen agua a la misma frecuencia, eso requerir\u00eda otro sistema de control.<\/p>\n El dise\u00f1o de los investigadores, por otro lado, le da a cada sitio su propia bomba de agua, eliminando la necesidad de conectar tuber\u00edas, y le da a cada aspersor su propia salida poderosa de agua. Cada aspersor tambi\u00e9n se comunica con su vecino para sincronizar sus pulsaciones. \u00abCon nuestro dise\u00f1o, esencialmente no hay l\u00edmite para la escalabilidad\u00bb, dice Han. \u00abPuedes tener tantos sitios como quieras, y cada sitio a\u00fan bombea la misma cantidad de agua… y todas las bombas pulsan juntas\u00bb.<\/a><\/p>\n
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