Internet von Bio- und Nanogeräten
Aktuelle drahtlose Kommunikationssysteme beruhen zumeist auf der Übertragung von Funkwellen im Hochfrequenzbereich. Mit diesem Ansatz lassen sich beispielsweise große Datenraten latenzarm übertragen und somit ein Großteil der aktuellen Telekommunikationsaufgaben bewältigen. Insbesondere die Kommunikation im Nano- und Mikromaßstab, beispielsweise zur Verbindung zwischen Biologie und digitalen Technologien, stellt Kommunikationssysteme jedoch vor neue Herausforderungen, welche auf Basis vorhandener Konzepte nicht bewältigt werden können. Die Erforschung neuer Konzepte für die Kommunikation in solchen komplexen Umgebungen ist daher dringend erforderlich. Eine Lösung stellt hierbei die molekulare Kommunikation (MK) dar. Hierbei werden beispielsweise Nanopartikel als Informationsträger verwendet, um eine Kommunikation auch in Umgebungen zu ermöglichen, in denen Funkübertragungen nicht anwendbar sind, wie etwa im menschlichen Körper.
Im Projekt „Internet of Bio-Nano-Things“ (IoBNT) soll eine Kommunikationsplattform zur Verbindung des menschlichen Körpers mit zukünftigen 6G-Netzen erforscht werden. Auf technologischer Ebene werden hierfür unter anderem neuartige Schnittstellen zwischen der molekularen Kommunikation und der Hochfrequenzkommunikation erforscht. Für die Erforschung der Leistungsparameter des Kommunikationssystems werden außerdem wichtige Kenngrößen, wie das Ausbreitungsverhalten von Nanopartikeln in Flüssigkeiten oder die theoretische Informationskapazität von DNA-Molekülen, untersucht. Insgesamt soll im Projekt dann eine Ende-zu-Ende-Hardware- und Softwaretestumgebung entstehen und diese in Bezug auf relevante Anwendungsfälle aus der Biomedizin evaluiert werden.
Die angestrebte Kommunikationsplattform stellt einen entscheidenden Schritt hin zu zukünftigen Body-Area-Netzen in der Medizintechnik dar. Solche Netze können beispielsweise zur Koordinierung von Nanorobotern in therapeutischen Anwendungen eingesetzt werden und so Behandlungen gezielter sowie schonender für Patientinnen und Patienten gestalten. Die molekulare Kommunikation stellt zudem perspektivisch eine mögliche Schlüsseltechnologie für zukünftige Kommunikationsstandards über 6G hinaus dar und eine frühzeitige Erforschung kann dazu beitragen, die technologische Souveränität von Deutschland und dem europäischen Wirtschaftsraum in diesem Bereich zu sichern.