Investigadores del Instituto Tecnol\u00f3gico de Massachusetts (MIT) est\u00e1n creando un tipo de sensor m\u00e1s peque\u00f1o que la punta de un dedo que podr\u00eda allanar el camino a dispositivos de Internet de las Cosas (IoT) cada vez m\u00e1s peque\u00f1os. Estos sensores utilizan receptores de activaci\u00f3n que mantienen los dispositivos en un modo de \u201csuspensi\u00f3n\u201d de bajo consumo cuando no est\u00e1n en uso, preservando as\u00ed la duraci\u00f3n de la bater\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Este receptor de activaci\u00f3n ocupa menos de una d\u00e9cima parte que los modelos anteriores y consume s\u00f3lo unos pocos microvatios: su chip mide poco m\u00e1s de 1 mil\u00edmetro cuadrado. Tambi\u00e9n incorpora un sistema de autenticaci\u00f3n capaz de proteger contra cierto tipo de ataques que pueden agotar r\u00e1pidamente la bater\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Otros tipos habituales de receptores de activaci\u00f3n tienen un tama\u00f1o centim\u00e9trico, ya que sus antenas deben ser proporcionales al tama\u00f1o de las ondas de radio que utilizan para comunicarse. En cambio, el equipo del MIT desarroll\u00f3 un modelo que utiliza ondas en la escala de los terahercios, aproximadamente una d\u00e9cima parte de la longitud de las ondas de radio.<\/p>\n\n\n\n
Las ondas en el rango de los terahercios se encuentran en el espectro electromagn\u00e9tico entre las microondas y la luz infrarroja, tienen frecuencias muy altas y viajan mucho m\u00e1s r\u00e1pido que las ondas de radio. A veces llamadas \u00abhaces de l\u00e1piz\u00bb, las ondas de terahercios recorren un camino m\u00e1s directo que otras se\u00f1ales, lo que las hace m\u00e1s seguras.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores utilizaron este receptor de activaci\u00f3n para demostrar la comunicaci\u00f3n inal\u00e1mbrica a varios metros de distancia, lo que demuestra que este alcance podr\u00eda permitir su uso en sensores miniaturizados. Por ejemplo, el receptor podr\u00eda incorporarse a microrobots que vigilaran cambios ambientales en zonas demasiado peque\u00f1as para que otros robots pudieran llegar a ellas. Adem\u00e1s, como el dispositivo emplea ondas en la gama de los terahercios, podr\u00eda emplearse en aplicaciones emergentes, como redes de radio desplegables sobre el terreno que funcionen como enjambres para recoger datos localizados.<\/p>\n\n\n\n
\u00abUtilizando frecuencias en la gama de los terahercios, podemos fabricar una antena de s\u00f3lo unos cientos de micr\u00f3metros de lado e integrarla en el chip. En resumen, esto nos permite construir un receptor muy peque\u00f1o para conectarlo a peque\u00f1os sensores o radios\u00bb, explica Eunseok Lee, estudiante de posgrado de ingenier\u00eda el\u00e9ctrica e inform\u00e1tica y autor principal de un art\u00edculo sobre el receptor de activaci\u00f3n. La investigaci\u00f3n se present\u00f3 en la Conferencia de Circuitos Integrados Personalizados del IEEE.<\/p>\n\n\n\n
A menudo, los receptores multiplican la se\u00f1al de terahercios por otra se\u00f1al para cambiar su alta frecuencia, un proceso conocido como modulaci\u00f3n por mezcla de frecuencias. Sin embargo, la mezcla en terahercios consume mucha energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Los investigadores del MIT desarrollaron entonces un detector de consumo energ\u00e9tico nulo que puede detectar ondas de terahercios sin necesidad de mezclar frecuencias. La soluci\u00f3n utiliza un par de transistores diminutos como antenas que consumen muy poca energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Incluso con dos antenas en el chip, el nuevo receptor de activaci\u00f3n s\u00f3lo mide 1,54 mil\u00edmetros cuadrados y consume menos de 3 microwatios de energ\u00eda. Esta configuraci\u00f3n de doble antena maximiza el rendimiento y facilita la lectura de las se\u00f1ales.<\/p>\n\n\n\n
Una vez recibidas las se\u00f1ales, el chip las amplifica y convierte los datos anal\u00f3gicos en una se\u00f1al digital para su procesamiento. Esta se\u00f1al digital lleva un token (secuencia de bits) que, si coincide con el token del receptor, activar\u00e1 el dispositivo IoT.<\/p>\n\n\n\n
En la mayor\u00eda de los receptores de activaci\u00f3n, el mismo token se reutiliza varias veces, por lo que un atacante podr\u00eda descubrirlo y enviar una se\u00f1al coincidente para activar el dispositivo repetidamente, utilizando lo que se denomina un \u00abataque de denegaci\u00f3n de sue\u00f1o\u00bb.<\/p>\n\n\n\n
\u00abCon un receptor de activaci\u00f3n, la vida de los dispositivos puede prolongarse de un d\u00eda a un mes, por ejemplo, pero un atacante podr\u00eda utilizar un ‘ataque de denegaci\u00f3n de sue\u00f1o’ para agotar toda la vida de la bater\u00eda en menos de un d\u00eda. Por eso pusimos autenticaci\u00f3n en nuestro receptor de activaci\u00f3n\u00bb, explica Lee.<\/p>\n\n\n\n
El nuevo bloque de autenticaci\u00f3n del receptor utiliza un algoritmo para aleatorizar los tokens en el dispositivo, utilizando una clave que se comparte con los remitentes de confianza. Esta clave funciona como una contrase\u00f1a: si un emisor la conoce, puede enviar se\u00f1ales con el token correcto. Los investigadores utilizan para ello una t\u00e9cnica conocida como criptograf\u00eda ligera, que garantiza que el proceso de autenticaci\u00f3n consuma s\u00f3lo unos pocos nanovatios m\u00e1s de energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
Se prob\u00f3 un dispositivo que enviaba se\u00f1ales en el rango de los terahercios al receptor de activaci\u00f3n y los investigadores aumentaron la distancia entre el chip y la fuente. De este modo, pudieron determinar la sensibilidad del receptor, es decir, la intensidad m\u00ednima de se\u00f1al necesaria para que el dispositivo detectara correctamente las se\u00f1ales. Las se\u00f1ales que viajan m\u00e1s lejos tienen menos energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n
\u00abPudimos alcanzar distancias de 5 a 10 metros m\u00e1s que otros, utilizando un dispositivo de tama\u00f1o muy reducido y con un consumo de energ\u00eda al nivel de los microvatios\u00bb, detalla Lee.<\/p>\n\n\n\n
Para ser m\u00e1s eficaces, las ondas de terahercios deben incidir directamente en el detector. Si el chip est\u00e1 inclinado, se perder\u00e1 parte de la se\u00f1al. As\u00ed que los investigadores combinaron el dispositivo con un nuevo conjunto orientable de haces de terahercios para dirigir las ondas con precisi\u00f3n. Esta t\u00e9cnica permite enviar la comunicaci\u00f3n a varios chips con una p\u00e9rdida de se\u00f1al m\u00ednima.<\/p>\n\n\n\n
En el futuro, los investigadores quieren resolver este problema de degradaci\u00f3n de la se\u00f1al. Si logran mantener la intensidad de la se\u00f1al cuando los chips receptores se mueven o inclinan ligeramente, podr\u00edan aumentar el rendimiento de los dispositivos. Tambi\u00e9n quieren demostrar su receptor despertador en sensores muy peque\u00f1os y ajustar la tecnolog\u00eda para utilizarla en dispositivos del mundo real.<\/p>\n\n\n\n
Ya han desarrollado una rica cartera de tecnolog\u00edas para futuras plataformas milim\u00e9tricas de detecci\u00f3n, marcado y autenticaci\u00f3n, que incluye la retrodispersi\u00f3n de terahercios, la captaci\u00f3n de energ\u00eda y la direcci\u00f3n y enfoque del haz el\u00e9ctrico. Ahora, esa cartera ser\u00e1 a\u00fan m\u00e1s completa con el primer receptor de activaci\u00f3n de terahercios, esencial para ahorrar la limitad\u00edsima energ\u00eda disponible en las miniplataformas.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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