在探索無線通信新邊界的過程中，普林斯頓大學(xué)的研究人員取得了一項(xiàng)重大進(jìn)展。他們成功開發(fā)出一套系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠使亞太赫茲頻段的無線信號(hào)繞過室內(nèi)障礙物，保持?jǐn)?shù)據(jù)連接的穩(wěn)定性，這一創(chuàng)新有望極大地提升未來室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)的性能。

傳統(tǒng)上，亞太赫茲信號(hào)因其高速傳輸能力而備受矚目，但它們的一個(gè)顯著缺點(diǎn)是難以穿透固體障礙物，如墻壁或家具。這限制了它們?cè)趶?fù)雜室內(nèi)環(huán)境中的應(yīng)用，尤其是在需要高帶寬的場(chǎng)景，如虛擬現(xiàn)實(shí)和自動(dòng)駕駛汽車中。

普林斯頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過結(jié)合物理學(xué)和機(jī)器學(xué)習(xí)，創(chuàng)造了一種名為“艾里光束”的彎曲信號(hào)傳輸路徑。艾里光束具有獨(dú)特的彎曲特性，能夠像導(dǎo)航儀一樣繞過障礙物，而不是像傳統(tǒng)信號(hào)那樣被反射或阻擋。

艾里光束的概念最早于1979年提出，但普林斯頓大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)將其推向了一個(gè)新的高度。他們利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，為各種復(fù)雜環(huán)境實(shí)時(shí)選擇最優(yōu)的艾里光束路徑，并在障礙物移動(dòng)或新障礙物出現(xiàn)時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。這種自適應(yīng)能力確保了信號(hào)在任何情況下都能保持暢通無阻。

研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、普林斯頓大學(xué)電氣與計(jì)算機(jī)工程助理教授亞斯曼·加塞姆普爾指出，隨著數(shù)據(jù)需求的爆炸性增長(zhǎng)，對(duì)無線帶寬的需求也在急劇增加。亞太赫茲頻段為實(shí)現(xiàn)更高速度和更大容量提供了可能，但如何在復(fù)雜環(huán)境中有效利用這些頻段一直是一個(gè)難題。這項(xiàng)研究為在亞太赫茲頻段部署數(shù)據(jù)傳輸邁出了重要一步。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)模擬器，用于在無需物理測(cè)試的情況下模擬各種室內(nèi)場(chǎng)景。這大大加速了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過程，因?yàn)閷?duì)于艾里光束來說，物理測(cè)試是不切實(shí)際的，因?yàn)閺澢姆绞接袩o數(shù)種可能。

研究生陳昊澤是這項(xiàng)研究的主要作者之一，他解釋說：“我們不僅要生成艾里光束，還要找到在特定情況下效果最佳的光束。之前的研究主要集中在光束的產(chǎn)生和基礎(chǔ)物理特性的探索上，而我們則致力于優(yōu)化這些光束以適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用?！?/p>

研究團(tuán)隊(duì)在模擬復(fù)雜真實(shí)室內(nèi)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)裝置中測(cè)試了該系統(tǒng)，并取得了令人鼓舞的結(jié)果。盡管實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)是理解和控制技術(shù)本身，但這些結(jié)果表明，實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)指日可待。

這項(xiàng)創(chuàng)新的應(yīng)用前景廣闊，包括超高速虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、完全自動(dòng)駕駛汽車以及未來的室內(nèi)無線網(wǎng)絡(luò)。這些系統(tǒng)將能夠不間斷地傳輸海量數(shù)據(jù)，為用戶帶來前所未有的體驗(yàn)。

加塞姆普爾教授表示：“我們解決了長(zhǎng)期阻礙高頻信號(hào)在動(dòng)態(tài)無線通信中應(yīng)用的問題。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，我們?cè)O(shè)想發(fā)射器將能夠智能地導(dǎo)航于最復(fù)雜的環(huán)境，為今天看似遙不可及的應(yīng)用帶來超高速、可靠的無線連接?！?/p>