Rahul Sarpeshkar, professeur d’électronique au MIT, et son équipe formée d’étudiants ont conçu une nouvelle puce radio, rapide sur une très large bande, et de faible consommation. Cette puce, calquée sur le modèle de l’oreille humaine, pourrait permettre la conception de composants sans fil "universels", capable de recevoir des signaux de téléphone, Internet, de radio ou de télévision.

Pour réaliser cette puce, l’équipe a mimé le fonctionnement de l’oreille interne, appelée limaçon. Cette puce serait plus rapide que n’importe quelle autre analyseur de spectre en Radio Fréquence (RF) et pourrait opérer avec une très faible consommation de puissance. Selon Sarpeshkar : "Plus j’ai commencé à observer l’oreille et plus j’ai réalisé qu’elle fonctionnait comme une super radio mais avec 3500 canaux en parallèle".

Sarpeshkar et ses étudiants ont décrit leur nouvelle puce dans un papier publié dans le numéro de juin du IEEE journal of Solid-State Circuits [2]. Ils ont aussi fait une demande de brevet pour incorporer la puce RF dans une architecture radio universelle, compatible avec un large spectre de signaux impliqués dans la téléphonie mobile, l’Internet sans fil, le FM et plusieurs autres signaux.

Le limaçon RF imite la structure et la fonction de l’organe biologique qui fait appel à la fois à des fluides mécaniques et à des piézoélectriques pour convertir les ondes de son en signaux électriques qui sont ensuite envoyés au cerveau. Quand les ondes de son, entrent dans le limaçon, ils créent des ondes mécaniques dans la membrane au travers d’un fluide activant alors des cils présents dans l’oreille interne. Le limaçon humain peut percevoir un domaine de fréquence compris entre 100 et 10.000Hz. Sarpeshkar a utilisé ce modèle pour créer une puce RF qui peux percevoir des signaux entre 600 MHz et 8 GHz, ce qui est compatible avec la plupart des applications commerciales sans fil. La puce en silicium mesure 1.5mm sur 3 mm. Les ondes électromagnétiques voyagent à travers des inductances et des capacités similairement au son traversant la membrane et le fluide présent dans le limaçon. Une série de transistors quant à elle joue le rôle des cils de l’oreille interne. De plus la puce consomme 100 fois moins de puissance que ce qui devrait être requis pour une numérisation directe sur la même largeur de bande.

La démarche de l’équipe est enrichissante car elle est issue de la conjonction entre deux disciplines : l’électronique et la biologie. Ce n’est pas la première fois que Sarpeshkar s’inspire de la biologie pour créer de nouveaux composants électroniques [1]. Il a ainsi déjà développé une puce analogique prometteuse capable de synthétiser la voix calquée sur le tractus vocal. "L’homme a un long chemin à parcourir avant que ses architectures égalisent celles existantes dans la nature, spécialement dans les situations où l’on requiert une très grande efficacité énergétique ou une très faible consommation. Néanmoins nous pouvons nous approprier les ressources naturelles de la nature pour fabriquer des composants utiles aux humains, comme nous l’avons fait pour les ressources physiques dans le passé".

Source :

"Drawing inspiration from nature to build a better radio": Anne Trafton – 06/03/09 – https://web.mit.edu/newsoffice/2009/bio-electronics-0603.html

Pour en savoir plus, contacts :

– [1] autres recherches réalisées par Sarpeshkar: https://www.rle.mit.edu/avbs/
– [2] adresse de l’article : https://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?tp=&arnumber=4982879&isnumber=4982858
Code brève
ADIT : 59589

Rédacteur :

Arnaud Souillé ; [email protected]