科普:化学通信用醋和清洁剂替代电信号

2016年11月21日   文章来源:新华社   马丹

  

  现在人们已经习惯了用电信号作为通信媒介,但美国研究人员最近在化学通信方面取得进展,可以用醋和玻璃清洁剂这样的日常物品来作为传输媒介发送信息,有望用于某些特殊场合。

  美国斯坦福大学近日发布公告说,这个化学通信系统像许多信息传输系统一样采用二进制,但不是用电信号的变化来代表0和1两种不同状态,而是用酸性物质(醋)和碱性物质(玻璃清洁剂)脉冲作为信息编码的方式。

  研究人员先在计算机上输入要发送的文字信息,计算机把信号传给一个装置,这个装置把信号转化为酸性或碱性脉冲,成为相应的化学信号。醋和玻璃清洁剂从这个装置流出,经塑料管道进入一个带有酸碱值传感器的容器。醋和玻璃清洁剂混合物的酸碱度变化值被传送到另一个计算机,再对编码信息进行解码。

  斯坦福大学博士后纳里曼·法尔萨德是这一系统的主要研制者之一。2013年,他和同事曾以伏特加酒为传输媒介发送了一条文本信息。他们用一个小风扇和一个喷壶,将伏特加酒喷射到约4米外的接收端,酒精浓度的变化作为信息被解码为文字。这被认为是世界上第一条通过化学信号发出的文本信息。

  法尔萨德说,新研究选用醋和玻璃清洁剂,是因为这些化学品容易获取,并能够在接收端相互中和。在使用伏特加酒传送信息时,如果信号增加到一定程度,接收端就会因伏特加酒过多而无法接收更多信号。酸碱化学品相互中和可减轻这个问题。

  研究人员认为,化学通信可以在难以使用传统电磁通信系统的地方发挥作用,如水下和金属物体多的环境。还有一个重要潜在应用领域是医疗中的纳米技术,未来可能在人体中放入微小的纳米装置用于疾病治疗或健康检查。纳米装置如果采用高频电磁信号的通信方式,可能对人体器官产生损伤,而采取合适的化学物质来传递信息可避免相关问题。

  但研究人员也提到,化学通信系统还有许多需要改进的地方,其中一个难题是如何在接收端将信号与杂音区分开来。虽然从伏特加酒改为酸碱混合物是一个很大的提升,但化学物质在通过塑料管道时仍遗留了残余物,可能导致杂音。

  作者: 马丹 [责任编辑: 范作言]

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