Je continue de farfouiller dans le précieux dossier transmis par notre lecteur astrophysicien. Son travail est précieux et je l’en remercie.

https://lilianeheldkhawam.com/2021/12/15/nanoreseau-integre-au-corps-humain-extraordinaire-dossier-realise-par-un-scientifique/

J’étais en train de mettre en forme son dossier pour vous le transmettre (ça sera fait ces prochains jours) quand je découvre cette publication hallucinante. Alors j’ai tout arrêté pour vous la transmettre telle quelle. A vous de juger de sa portée.

Revenons à la publication qui m’a surprise. D’abord, il est question d’une Conférence « International Conference on Nanoscale Computing and Communication », Boston, Massachusetts, USA, September 21-­‐‑22, 2015 – ACM NANOCOM 2015, dont le titre est:

CORONA :

un système de coordonnées et de routage pour les nanoréseaux

https://dl.acm.org/doi/10.1145/2800795.2800809

« L’article en question présente un système conjoint de coordonnées et de routage (CORONA) qui peut être déployé dynamiquement sur un nanoréseau ad-hoc 2D. Les nœuds sélectionnés par l’utilisateur sont utilisés comme points d’ancrage lors de la phase de configuration. Tous les nœuds mesurent ensuite leurs distances, en nombre de sauts, à partir de ces ancres, obtenant ainsi une impression de géolocalisation. En phase d’exploitation, le routage utilise le sous-ensemble approprié d’ancres, sélectionné par l’expéditeur d’un paquet.

CORONA nécessite une surcharge de configuration minimale et des calculs simples basés sur des nombres entiers uniquement, imposant des exigences limitées pour un fonctionnement fiable. Une fois déployé, il fonctionne efficacement, produisant un taux de retransmission et de perte de paquets très faible, favorisant l’efficacité énergétique et un multiplexage moyen. »

Quant aux auteurs, ils sont grecs et chypriote: Angeliki Tsioliaridou (Foundation for Research and Technology, Greece); Christos Liaskos(Institute of Computer Science, (Foundation of Research and Technology, Hellas, Greece); Sotiris Ioannidis (Foundation for Research and Technology – Hellas,
Greece); Andreas Pitsillides (University of Cyprus, Cyprus).

Il est intéressant de découvrir les 9 instituts qui constituent cette fondation de recherche et de technologie grecque. Leur combinaison répond aux divers domaines requis par la convergence NBIC, soit les technologies qui mènent au transhumanisme. A relever d’ailleurs que dans le sigle de l’université le la lettre T est renforcée par une couleur bleue. Hasard ou pas…?

Ceci étant fait, je vous mets le texte dans lequel notre astrophysicien avait inséré l’étude ci-dessus. Cependant, avant d’aller plus loin, je vous remets pour rappel quelques visuels publiés dans notre dernier article « Nanoréseau intégré au corps humain. Extraordinaire dossier réalisé par un scientifique. »

https://lilianeheldkhawam.com/2021/12/15/nanoreseau-integre-au-corps-humain-extraordinaire-dossier-realise-par-un-scientifique/

Et voici la partie du dossier dans laquelle j’ai trouvé la référence au CORONA en tant que Système de coordonnées et de routage pour les nanoréseaux.

LHK

La transmission des données depuis le corps humain. Extrait du dossier de recherche d’un lecteur astrophysicien

Afin de gérer les données, il faut développer un système de routage qui met en forme les paquets de données et gère leur transmission dans tout ce réseau nommé  Wireless Nano Sensor Network (WNSN) .

Un article de référence de 2015 permet de voir que le  développement d’un système de routage des données nommé  CORONA (pour Coordonnée et Routing système Nanonetwork) était déjà en cours à cette date.

Les références Bouchedjera, IA ; Aliouat, Z.; Louail, L. (2020). EECORONA : Système de coordination et de routage d’efficacité énergétique pour les nanoréseaux = EECORONA. Dans : Symposium international sur la modélisation et la mise en œuvre de systèmes complexes. Cham. p. 18-32.  https://doi.org/10.1007/978-3-030-58861-8_2 Bouchedjera, IA ; Louail, L.; Aliouat, Z.; Harous, S. (2020). DCCORONA : Système de coordonnées et de routage basé sur des clusters distribués pour les nanoréseaux = DCCORONA. Dans : 2020 11e conférence annuelle de l’IEEE sur l’informatique ubiquitaire, l’électronique et la communication mobile (UEMCON). IEEE. p. 0939-0945.  https://doi.org/10.1109/UEMCON51285.2020.9298084 Tsioliaridou, A.; Liaskos, C.; Ioannidis, S.; Pitsillides, A. (2015). CORONA : Un système de coordonnées et de routage pour Nanonetworks = CORONA. Dans : Actes de la deuxième conférence internationale annuelle sur l’informatique et la communication à l’échellenanométrique. p. 1-6. https://doi.org/10.1145/2800795.2800809  |  https://sci-hub.mksa.top/10.1145/2800795.2800809

Dans l’introduction du système CORONA, les chercheurs (Tsioliaridou, A.; Liaskos, C.; Ioannidis, S.; Pitsillides, A. 2015) précisent que l’objectif de leur méthode de routage est la communication de nanomachines, faisant explicitement allusion au graphène :

 » Les nanomachines sont des nœuds entièrement autonomes qui peuvent effectuer des opérations simples et communiquer sur de courtes distances. Actuellement (2015), des antennes miniatures à base de graphène sont introduites qui donnent aux nanomachines la capacité d’atteindre des taux de transmission élevés sur des très sur de courtes distances lorsqu’ils fonctionnent dans le spectre de fonctionnement le plus prometteur de la bande Térahertz. Ces réseaux devraient être largement déployés dans une variété de domaines, notamment biomédical, industriel, environnemental et militaire ¨

En 2015,  la technologie de transmission basée sur des nanoantennes de graphène était déjà en cours de réalisation.

https://journals.sagepub.com/doi/10.1155/2015/176761   Résumé Les nanotechnologies émergentes présentent un grand potentiel pour changer la société humaine. Les appareils à l’échelle nanométrique peuvent être inclus avec Internet. Ce nouveau paradigme de communication, appelé Internet of Nanothings (IoNT), exige des connexions à très courte portée entre les dispositifs nanométriques. IoNT soulève de nombreux défis pour le réaliser. Les protocoles et techniques de réseau actuels peuvent ne pas être directement appliqués pour communiquer avec des nanocapteurs.  En raison de la capacité très limitée des nanodispositifs, les dispositifs doivent avoir une communication simple et un mécanisme de partage de support simple afin de collecter efficacement les données à partir de nanocapteurs. De plus, des nanocapteurs peuvent être déployés au niveau des organes du corps humain et ils peuvent produire des données volumineuses. Dans ce processus, la transmission de données des nanocapteurs à la passerelle doit être contrôlée du point de vue de l’efficacité énergétique. Dans ce document, nous proposons un réseau de nanocapteurs sans fil (WNSN) à l’échelle nanométrique qui serait utile pour la détection de maladies intracorporelles. ……    Le modèle de réseau conceptuel proposé est basé sur le protocole On-Off Keying (OOK) et le cadre TDMA. ……   D’autre part, le nanocapteur, équipé d’antennes nanopatch à base de graphène, est envisagé pour permettre la mise en œuvre de communications nano-électromagnétiques.   Le nanoréseau est un domaine émergent, qui communique entre les nanomachines et étend les capacités d’une seule nanomachine. De plus, le WNSN à l’échelle nanométrique peut être utile pour la détection de maladies intracorporelles. Par exemple, les nanocapteurs déployés dans le WNSN, équipés d’antennes nanopatch à base de graphène (3), peuvent détecter des symptômes ou des virus au moyen de molécules [ 7 ] ou de comportements de bactéries [ 8]. En effet, la grande surface et l’excellente conductivité électrique du graphène permettent un transfert d’électrons rapide qui facilite une détection précise et sélective des biomolécules. Selon Kuila et al., l’avancement des biocapteurs à base de graphène permet l’application du graphène pour la détection du glucose, Cyt-c (Cytochrome-c), NADH (Nicotinamide Adénine Dinucléotide Hydride), Hb (Hémoglobine), cholestérol, AA (acide aminé), UA (acide urique) et DA (acide diaminé) [ 9 ].

La transmission des données/informations des nanocapteurs, ainsi que la réception externe des instructions de modulation/gestion/programmation du nanogrid, fonctionnent avec des protocoles à impulsions courtes tels que TS-OOK, appelés « codage d’activation et désactivation de propagation du temps « (Jornet, JM; Akyildiz, IF 2011). Ceci est confirmé dans la déclaration suivante «les nanoantennes à base de graphène peuvent émettre ces impulsions à la fréquence de la TB (bande térahertz). De plus, cela permet aux nanodispositifs de communiquer à une vitesse très élevée, ce qui permet une vitesse de transmission très élevée courte portée et réduit la possibilité de collisions », également corroboré dans l’article principal de (Wang, P.; Jornet, JM; Malik, MA; Akkari, N.; Akyildiz, IF 2013).

Comparaison entre divers signaux impulsionnels, parmi lesquels le TS-OOK et d’autres dérivés. (Lemic, F.; Abadal, S.; Tavernier, W.; Stroobant, P.; Colle, D.; Alarcón, E.; Famaey, J. 2021)

La case de gauche montre les nanodes fixes qui servent d’ancres pour faciliter l’adressage et le routage des paquets de données. Tsioliaridou, A.; Liaskos, C.; Ioannidis, S.; Pitsillides, A. 2015

Il y a énormément de défis à relever pour obtenir une qualité de transmission entre divers points à l’intérieur du corps et pour échanger des données avec l’extérieur.

Il est intéressant de comprendre comment  est esquissée en 2013 l’évolution dans le domaine des nanocapteurs. Cet article évoque la couche  MAC (Media Access Control) qui, dans une liaison standard, sert d’interface entre la partie logicielle contrôlant la liaison d’un nœud (Logical link control) et la couche  matérielle.

La sous-couche MAC s’occupe notamment de :

• reconnaître le début et la fin des trames dans le flux binaire reçu de la couche physique
• insérer les adresses MAC de source et de destination dans chaque trame  transmise 
• filtrer les trames reçues en ne gardant que celles qui lui sont destinées, en vérifiant leur adresse MAC de destination 

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S157087051300139X     … Les particularités des nanocapteurs introduisent de nombreux défis dans la réalisation des WNSN. D’une part, la miniaturisation des antennes classiques pour répondre aux exigences de taille des nanocapteurs imposerait l’utilisation de fréquences de fonctionnement très élevées (des centaines de Térahertz), ce qui limiterait la faisabilité des WNSN.  Pour surmonter cette limitation, l’utilisation de nano-antennes et de nano-émetteurs-récepteurs à base de graphène a été récemment proposée [10], [23], [17], [25]. En conséquence, les nanocapteurs devraient communiquer dans la bande térahertz (0,1-10 THz). .. D’autre part, la quantité très limitée d’énergie que peuvent contenir les nano-batteries et l’impossibilité de les recharger ou de les remplacer manuellement ont motivé le développement de nouveaux systèmes de récupération d’énergie à l’échelle nanométrique [27], [6], [4].  Les générateurs d’énergie à l’échelle nanométrique convertissent l’énergie vibratoire, fluidique, électromagnétique ou acoustique en énergie électrique. En fin de compte, les WNSN peuvent atteindre un fonctionnement perpétuel si le processus de consommation d’énergie et le processus de récupération d’énergie sont optimisés conjointement. En raison de la transmission à très grande vitesse dans la bande térahertz et du nombre très élevé attendu de nanocapteurs dans les réseaux WNSN désireux de communiquer simultanément, de nouveaux protocoles de contrôle d’accès au support (MAC) sont nécessaires pour réguler l’accès au canal et pour coordonner et synchroniser le transmissions entre nano-dispositifs.  Les protocoles MAC classiques ne peuvent pas être directement utilisés dans les WNSN car ils ne capturent pas les capacités de traitement limitées des nanocapteurs, ce qui nécessite le développement de protocoles à ultra-faible complexité [2] ; (les particularités de la bande térahertz [12], c’est-à-dire une très grande bande passante dépendante de la distance (la bande passante n’est plus un problème, mais la synchronisation l’est) et une perte de propagation très élevée (portée de transmission très limitée) ;    Dans cet article, nous proposons un protocole Media Access Control sensible à l’énergie et au spectre pour obtenir des WNSN perpétuels. …… Conclusion Nous reconnaissons qu’il reste encore un long chemin à parcourir (en 2013) avant d’avoir des nanocapteurs autonomes, mais nous pensons que la recherche axée sur le matériel et les enquêtes axées sur la communication gagneront à être menées en parallèle à un stade précoce

Force est de constater qu’un long chemin a été parcouru depuis 2013. L’observation des adresses MAC chez les personnes vaccinées lors de la recherche d’appareils connectés en bluetooth étant des plus déconcertants, suivons quelques étapes de cette évolution.

En 2017, dans l’article de (Abadal, S .; Liaskos, C .; Tsioliaridou, A .; Ioannidis, S.; Pitsillides, A.; Solé-Pareta, J.; Cabellos-Aparicio, les auteurs reconnaissent implicitement l’existence inhérente du protocole de contrôle d’accès aux médias, également appelé MAC, exprimé dans les mots suivants :

« La récupération d’énergie est un autre pilier du nanogrid, car elle peut permettre le concept de réseaux perpétuels. Son impact sur la conception de la pile de protocoles des nano-grilles a fait l’objet d’intenses recherches ces dernières années, couvrant des aspects tels que la politique de consommation électrique ou le protocole de contrôle d’accès aux médias (MAC) et évaluant les performances du potentiel du réseau. réseaux perpétuels.¨

D’autres preuves de l’implémentation de la couche MAC peuvent être trouvées dans les travaux de (Ghafoor, S. ; Boujnah, N. ; Rehmani, MH ; Davy, A. 2020) sur les « protocoles de nanocommunication en Terahertz », les travaux de (Mohrehkesh, S. ; Weigle, MC 2014) sur « l’ optimisation de la consommation d’énergie dans les nanofils en bande Terahertz » et l’article de (Jornet, JM ; Akyildiz, IF 2012) sur «analyse de la communication et collecte d’énergie conjointe pour les réseaux de nanocapteurs sans fil perpétuels dans la bande térahertz « , particulièrement pertinente car elle coïncide dans tous les cas avec la bande térahertz déjà mentionnée de (0,1-10 THz) et pour élever la cible d’énergie virtuellement infinie pour les composants de la « réseau sans fil nanocapteur (WNSN) dans le contexte biomédical de ¨l’administration intracorporelle  de médicaments¨.

Parmi les évolutions de la couche MAC, la méthode DRIH-MAC présente une amélioration de la consommation d’énergie de 50% par rapport au protocole MAC typique, ce qui est essentiel dans les nanogrids, en raison de ses limitations liées à l’échelle et à l’environnement d’application.

Ceci est pleinement corroboré lorsque l’on passe en revue les recherches de 2015 de (Mohrehkesh, S.; Weigle, MC; Das, SK 2015) avec son modèle DRIH-MAC, qui est un protocole de contrôle d’accès au support «initié par le récepteur pour la communication entre les nanodes dans une nanogrille électromagnétique sans fil » qui correspond parfaitement à l’environnement électromagnétique du graphène. 

Pour plus d’informations, les auteurs indiquent dans leurs conclusions que le protocole DRIH-MAC a été évalué en comparaison avec le MAC « dans le cadre d’une demande de suivi médical. Les résultats de la simulation ont montré que DRIH-MAC utilisait mieux l’énergie… À l’avenir, nous étudierons l’utilisation de DRIH-MAC dans d’autres applications telles que l’Internet des nano-objets ou un réseau de nano-robots¨ .

Ce tour d’horizon de l’état de la recherche confirme pleinement qu’en 2019, l’application de MAC ou sa version adaptée aux nano-objets DRIH-MAC soit opérationnelle.

Au vu de ce qui précède, nous voyons que l’implémentation en 2019 d’un système de nanocomposants permettant la connexion sans fil entre le corps humain et un réseau externe relié à une base de données apparaît comme l’aboutissement d’un projet mené de longue date.

Réalisaton des composants, apparition d’une nouvelle génération de composés

De prime abord,  il semble que la réalisation des composants nécessaires à un tel système se heurte à un premier obstacle insurmontable, à savoir l’approvisionnement en continu d’une source d’alimentation en énergie.

Avant de revenir sur les observations de Campra avec ces structures en forme de nanocircuits, il est impératif de prendre la mesure de l’évolution technologique qui a vu l’apparition de circuits qui fonctionnent sans alimentation externe grâce à des principes de fonctionnement basés sur la mécanique quantique. Il a une cascade de révolutions technologiques qui sont à l’oeuvre actuellement. Nous allons voir défiler des nanoantennes en graphène qui ont révolutionné le transfert de données, des points quantiques en graphène qui ont permis de révolutionner la conception des circuits, des nanorouteurs et des nanoantennes plasmoniques pour ne citer que les principaux composants qui défient l’imagination.

Une première révolution à répertorier est l’introduction de circuits fonctionnant sur les principes de physique quantique. Cela a permis de réduire leur taille ainsi que leur consommation. On a réinventé la manière de coder des 0 et des 1 grâce à 4 points quantiques dans lesquels se trouvent 2 électrons qui se repoussent du fait de leur interaction coulombienne. Sur un réseau carré de 4 points quantiques on a placé 2 électrons qui ont 2 configurations possibles.

Les points quantiques sont en fait des Graphene Quantum Dots (GQD), c’est-à-dire des minuscules confettis de graphène monocouche :

ig.2. Synthèse de GQD Graphene Quantum Dot et de GOQD Graphene Oxyde Quantum Dots

Liu, J.J.; Zhang, X.L.; Cong, Z.X.; Chen, Z.T.; Yang, H.H.; Chen, G.N. (2013).

Glutathione-functionalized graphene quantum dots as selective fluorescent probes for phosphate-containing metabolites. Nanoscale, 5(5), pp. 1810-1815. https://doi.org/10.1039/C3NR33794D

https://www.intechopen.com/chapters/56965   Nemcsics, . (2017). L’épitaxie de gouttelettes en tant qu’outil pour la réalisation de circuits basés sur QD  Dans : points quantiques non magnétiques et magnétiques. IntechOpen.   Le chapitre décrit une nouvelle technologie, appelée épitaxie de gouttelettes, du point de vue de la réalisation de circuits quantiques. Cette technologie est utile lorsqu’il s’agit de produire des points quantiques, de différentes formes et tailles dans diverses densités. Il existe des méthodes d’auto-assemblage pour obtenir un ordre spatial ou un positionnement spatial. Parmi certaines des applications possibles à titre d’exemple, le registre et le circuit d’automates cellulaires seront décrits. Introduction La tendance d’intégration la plus fréquemment citée en microélectronique est couverte par la loi dite de Moor, qui prédit la croissance de la concentration de composants sur les micropuces, doublant tous les 2 ans et prévoyant une miniaturisation supplémentaire. La technologie CMOS elle-même approche de ses limites théoriques. D’autres limitations sont également causées par les effets quantiques et certaines anomalies dans la technologie de la science des matériaux. La propagation de la taille, lorsque la technologie CMOS approche de la nano-région, représente d’autres problèmes dans la conception de micropuces. Ces difficultés nous font entrer sur la prochaine étape de la technologie des puces électroniques, qui suivrait la technologie CMOS actuelle. La réponse se cache soit dans l’état prometteur de la spinotronique, une électronique à base de graphène, soit dans des circuits à base de jonction Josephson [ 1, 2 , 3 , 4 ]. Les points quantiques (QD) ou les groupes de QD sont également des candidats possibles d’une nouvelle technologie pour la création de circuits électroniques ( figure 1A ).

Le travail des circuits quantiques (comme l’informatique quantique) est basé sur des phénomènes de mécanique quantique, la réalisation doit donc être à l’échelle nanométrique. Dans ce domaine, l’un des candidats prometteurs est la technologie basée sur QD. La technologie informatique basée sur QD diffère fondamentalement des systèmes antérieurs. La technologie informatique numérique conventionnelle utilise des valeurs de tension pour représenter des états binaires. En revanche, le système informatique basé sur QD utilise la position des électrons dans les QD pour représenter des états binaires.

Ces automates cellulaires à puits quantiques (Quantum Cellular Automata) permettent la réalisation de circuits complexes  sans transistors. Ils sont à la base de toute une série de nanocomposants que l’on découvre actuellement dans les analyses de vaccins.

https://www.hindawi.com/journals/jece/2021/8856399/     Résumé Les demandes continues du marché pour des systèmes informatiques hautes performances et écoénergétiques ont orienté le paradigme informatique et les technologies vers des automates cellulaires à points quantiques (QCA) à l’échelle nanométrique. Dans cet article, de nouvelles conceptions d’additionneur/soustracteur à base de QCA économes en énergie et en surface ont été proposées. Les automates cellulaires à points quantiques (QCA) sont l’une des solutions les plus prometteuses pour concevoir des circuits numériques à très faible consommation et à très grande vitesse, qui peuvent être réduits au niveau des dispositifs moléculaires à l’échelle nanométrique [ 6 ]. Il s’agit d’une nanotechnologie d’avenir avec de fortes perspectives pour compléter et éventuellement remplacer la technologie CMOS actuelle [ 7 – 9]. Contrairement aux structures CMOS conventionnelles, les structures basées sur QCA représentent des valeurs binaires basées sur les positions des électrons confinés dans certains points quantiques. Cela permet finalement à la structure basée sur QCA de surpasser ses homologues basés sur CMOS en termes de vitesse de commutation, de densité de périphérique et de consommation d’énergie. Essentiellement, QCA offre des avantages potentiels de dissipation de puissance ultrafaible.   2. Contexte de la technologie QCA Typiquement, les dispositifs QCA sont décrits sur la base de cellules carrées symétriques, grâce auxquelles toutes les portes logiques de calcul et les structures de mémoire peuvent être correctement imitées. Ces structures peuvent être mises en œuvre en assemblant des cellules QCA selon un motif géométrique spécifique pour obtenir la fonction logique souhaitée. La cellule QCA possède quatre points quantiques et deux électrons [ 7 ]. Deux électrons ont tendance à occuper des points quantiques diagonaux en raison de la force de Coulomb, formant deux configurations pour coder les logiques binaires « 0 » et « 1 » comme le montre la figure 1(b)

Les états logiques définis par la configuration électronique de la cellule QCA composée de quatre points quantiques Contrairement aux circuits CMOS traditionnels, qui reposent sur des courants pour traiter l’information, le calcul des circuits QCA repose entièrement sur la force de Coulomb entre les électrons, qui est rapide et désordonnée.  Dans ce domaine, le mécanisme d’horloge fournit de l’énergie aux circuits QCA pour compenser la perte de processus de dissipation due à la commutation de l’état de polarisation.  Dans ce contexte, l’énergie est fournie par un champ électrique ou magnétique externe.