Изучение коммуникации бактерий для будущих наномасштабных сетей

Исследователи из Технологического института Джорджии изучают, как заставить устройства в миллион раз меньше муравья общаться друг с другом, образуя наносети. Они используют принципы «клеточной» коммуникации — а именно, то, как бактерии общаются между собой.

Команда под руководством профессора Яна Акылдыза получила грант в размере $3 млн от Национального научного фонда США на четыре года. Цель — изучить молекулярный уровень коммуникации бактерий, чтобы применить эти принципы для связи наноустройств.

Применение и потенциал

Интеллектуальные наносети могли бы иметь широкий спектр применений:

• Внутри тела: наномашины, циркулирующие в крови для обнаружения вирусов, бактерий и опухолей.
• Доставка лекарств: системы мониторинга здоровья и адресной терапии.
• Защита: системы предотвращения химических и биологических атак.

Природа как источник вдохновения

Классические решения связи не работают для устройств размером 1–100 нанометров. Учёные обратились к природе, где бактерии являются идеальными наномашинами.

Кворум-сенсинг (quorum sensing): бактерии используют химические сигналы для координации действий популяции, как многоклеточный организм. Многие патогенные бактерии используют этот механизм для включения токсинов.

«Можем ли мы использовать эту же информацию позитивно, поняв пределы коммуникации?» — Брайан Хаммер, микробиолог.

Междисциплинарный подход

Исследование объединяет:

• Биологию и генетику (Хаммер, Форест): эксперименты для понимания бактериальной коммуникации.
• Электротехнику и компьютерную инженерию (Акылдыз, Фекри, Сивакумар): перевод биологических принципов в модели связи для наносетей.

Это революционная работа, выходящая за границы современных сетевых парадигм. К концу проекта команда надеется продемонстрировать фундаментальные теории связи наноустройств и создать публичный симулятор, имитирующий бактериальную коммуникацию, чтобы привлечь других учёных.