Dados enviados só com ruído de fundo, num laboratório de Stanford

Num laboratório de Stanford, revestido a espuma, um transmissor e um recetor estão à temperatura ambiente, e os dados passam entre eles sem que o transmissor produza uma única onda de rádio. A equipa da professora auxiliar Zerina Kapetanovic demonstrou que o ruído de fundo dos equipamentos eletrónicos pode transportar informação. O resultado, publicado nas Proceedings of the National Academy of Sciences, descreve um método a que os investigadores chamam comunicação por ruído térmico.

O ruído térmico é o chiado ténue criado pela vibração dos eletrões nos condutores elétricos. Os sistemas de rádio e de telemóveis costumam lutar contra ele. A sua intensidade depende da temperatura, e instrumentos sensíveis conseguem captá-lo: os astrónomos usam o ruído térmico emitido por planetas e estrelas distantes para os estudar. A investigação anterior de Kapetanovic sobre sensores agrícolas levou-a a perguntar se um dispositivo poderia funcionar como as etiquetas RFID de janela usadas nas portagens das autoestradas, respondendo a uma consulta sem um sinal de rádio com grande consumo de energia. De acordo com o estudo, um transmissor de rádio convencional pode gastar até 1 000 vezes mais energia para enviar informação do que um transmissor que usa apenas ruído térmico.

O mecanismo é simples de descrever. O transmissor, equipado com uma antena, alterna entre dois estados elétricos, um circuito aberto e um curto-circuito, que representam os bits um e zero. Num estado absorve o ruído ambiente, no outro reflete-o. O recetor amplifica o ruído que ressalta da antena e identifica um padrão: o ruído refletido parece mais quente ou mais frio. O amplificador, que os investigadores comparam a um refrigerador de eletrões, abranda os eletrões e faz com que o ruído pareça mais frio. Joseph Kahn compara o transmissor a um náufrago que sinaliza com um espelho de mão: «É apenas um refletor.» Modula o sinal sem arrefecer nada, e foi isso que tornou a experiência intrigante no início.

Para compreender a ligação, a equipa desenvolveu um modelo de canal, a equação que define as variáveis fundamentais do sistema, uma ferramenta usada em todas as formas de comunicação sem fios. Ajustar a configuração de acordo com esse modelo melhorou a taxa de transferência de dados 100 vezes. O estudo não indica a velocidade resultante em termos absolutos, e as experiências continuam a decorrer dentro da caixa isolada. Os próximos passos são ligar vários transmissores numa rede e garantir que o sinal não se perde em ambientes mais ruidosos.

Por agora, o que muda é a questão de até onde pode chegar a comunicação de baixo consumo. Os investigadores veem a abordagem como adequada a situações em que é preciso deslocar pequenas quantidades de dados e a energia é escassa, como a monitorização ambiental, e a locais sensíveis a interferências eletromagnéticas, como dispositivos médicos ou observatórios astronómicos. «Esperamos que este sistema de comunicação pouco convencional possa desbloquear a comunicação sem fios onde até agora não conseguiu chegar», disse Geneva Ecola. O estudo não aponta qualquer calendário para aplicações fora do laboratório, e o sistema ainda não foi testado no terreno.