ترجمه طلایی MONACO: مبانی شبکه‌­های ارتباطی نانو مولکولی

MONACO: مبانی شبکه‌­های ارتباطی نانو مولکولی

چکیده

در این مقاله، بخشی از تحقیقات ارائه می­شود که در آن استفاده از مولکول­ها به منظور کدگذاری و انتقال اطلاعات میان دستگاه­ها در مقیاس نانو (ماشین­های نانو) به­عنوان راه حل مناسب زیستی-الهامی برای تحقق شبکه­های ارتباطاتی نانو بررسی می­شود. برخلاف فن­آوری­های قدیمی، ارتباط مولکولی الگوی کاملا جدیدی هست، که نیازمند راه­حل­های جدید، از جمله شناسایی مکانیزم­های ارتباط مولکولی طبیعی موجود، ایجاد پایه­های یک فرضیه اطلاعات مولکولی، یا توسعه­ی معماری­ها و پروتکل­های شبکه برای نانوماشین­ها است. ارتباط تنگاتنگ این زمینه تحقیق مهندسی پیشرفته با زیست­شناسی مطالعه­ی زیستی الهامی معماری­های شبکه­ی نانو مولکولی و تحقق آن­ها با ابزارهای موجود در طبیعت را ممکن می­سازد. بستر آزمایشی تشریح شده در این مقاله که مبتنی بر یک دستگاه میکروسیال با جمعیت­های مرتبط با باکتری­های مهندسی ژنتیک است، نمونه­ی آشکاری از مسیر این تحقیق است.

MONACO: FUNDAMENTALS OF MOLECULAR NANO-COMMUNICATION NETWORKS

ABSTRACT
This article presents a branch of research where the use of molecules to encode and transmit information among nanoscale devices (nanomachines) is investigated as a bio-inspired viable solution to realize nano-communication networks. Unlike traditional technologies, molecular communication is a radically new paradigm, which demands novel solutions, including the identification of naturally existing molecular communication mechanisms, the establishment of the foundations of a molecular information theory, or the development of architectures and networking protocols for nanomachines. The tight connection of this cutting edge engineering research field with biology will ultimately enable both the bio-inspired study of molecular nanonetwork architectures and their realization with tools already available in nature. The testbed described in this article, which is based on a microfluidic device hosting intercommunicating populations of genetically engineered bacteria, is a clear example of this research direction.

مقدمه

 فعال­سازی نانوماشین­ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و از این­رو تشکیل شبکه­ های نانو بطور قابل توجهی دامنه­های کاربردی آن­ها را گسترش می­دهد [1].

می­توان چند الگوی ارتباطی را برای استفاده در شبکه­های نانو در نظر گرفت، اما تمرکز این مقاله بر روی استفاده از ارتباطات مولکولی است. در ارتباط مولکولی، مولکول­ها برای رمزگذاری، ارسال و دریافت اطلاعات استفاده می­شوند [2]. با توجه به چند دلیل مختلف، استفاده از ارتباطات مولکولی توجه ویژه­ای بخود جلب کرده است:

• ارتباطات مولکولی بین عناصر در مقیاس نانو در طبیعت رخ می­دهد. به عنوان نمونه ارتباط درون سلولی و درون باکتری، و چنین پدیده­های طبیعی یک زمینه مطالعه آماده هم برای مدل­سازی شبکه ­های نانو و هم برای گسترش راه­حل­ها ارائه می­دهند؛
• می­توان شبکه­های نانو را براساس چنین پدیده­های طبیعی با عناصر مناسب ساخت و از این­رو یک مسیر مهندسی سریع­تر برای راه­حل­های عملی ارائه می­شود.
• بسیاری از کاربردهای فوق الذکر نیاز به سازگاری­زیستی دارد و از این­رو نیازمند خواصی است که به آسانی توسط شبکه­های نانو و با استفاده از ارتباطات مولکولی ارائه می­شود.