Układ zawiera czujniki, jednostkę CPU i niewielką antenę (dziesięć razy mniejszą od najmniejszych stosowanych obecnie w urządzeniach Wi-Fi). Antena służy nie tylko do transmitowania i odbierania sygnałów, ale pełni też rolę zasilacza, który pozyskuje energię z fal elektromagnetycznych kierowanych do urządzenia. A ponieważ jego zapotrzebowanie na energię jest bardzo małe, układ jest energetycznie samowystarczalny i do działania nie wymaga baterii, akumulatora lub zewnętrznego źródła zasilania.

Układ może odbierać i wysyłać dane drogą bezprzewodową, a także przetwarzać je oraz odbierać różnego rodzaju polecenia i przekazywać je dalej. Dlatego też wydaje się oczywiste, że znajdzie on zastosowania w urządzeniach wykorzystywanych w systemie IoT (Internet of Things; Internet rzeczy).

Zobacz również:

• W technologii ważna jest wolność wyboru
• Indie chcą, aby każdy smartfon posiadał radio FM

Najmniejsze produkowane obecnie układy radiowe mają wielkość zbliżoną do monety dwuzłotowej. Natomiast układ zaprojektowany przez naukowców ze Stanford University jest dużo, ale to dużo mniejszy. Jego rozmiary to 3,7 x 1,2 milimetra. Jest to wielkość, którą można porównać do mrówki.

Systemy radiowe tej wielkości można więc instalować właściwie wszędzie. Jeśli dodamy do tego, że po uruchomieniu masowej produkcji układ taki ma kosztować zaledwie kilka złotych, to bez przesady można powiedzieć iż jest to rozwiązanie, które może połączyć ze sobą właściwie wszystkie urządzenia, jakie istnieją na świecie. Kłania się tu więc Internet rzeczy, czyli środowisko sieciowe, które wkrótce będzie potrzebować miliardów takich układów. Według bieżących szacunków. w przyszłości w środowisku IoT na jednego człowieka przypadnie nawet tysiąc tego typu układów. Oznacza to, że popularyzacja Internetu rzeczy w Polsce spowoduje, że zapotrzebowanie na takie układy radiowe może sięgnąć tylko w naszym kraju astronomicznej liczby 38 mld sztuk (38 mln – bo tyle ludzi mieszka w Polsce – razy 1000).

Niektórzy powiedzą, że istnieją już przecież bezprzewodowe technologie takie jak Bluetooth. Ale wymiary układów radiowych Bluetooth są zbyt duże. Sprawdzają się oczywiście np. w smartfonach, ale Internet rzeczy musi być obsługiwany przez zdecydowanie mniejsze oraz bardziej energooszczędne radia, takie właśnie, jak te zaprojektowane przez naukowców ze Stanford University.

Zaczęli oni pracować nad swoim wynalazkiem w 2011 roku i już na początku wiedzieli, że będą musieli zaprojektować radia zdecydowanie mniejsze od tych, które obsługują połączenia Bluetooth. Bo układu radiowego Bluetooth nie można na przykład zainstalować na plastrze zawierającym miernik temperatury, który pacjent mógłby przykleić na skórę. Radio zaprojektowane w Stanford University jest tak małe, że można je tam spokojnie umieścić. Czujnik będzie wówczas mierzyć temperaturę, a nadajnik przesyłać wyniki drogą bezprzewodową do umieszczonego w pobliżu węzła sieci.

Czujniki współpracujące z takim układem mogą mieć różnorakie zastosowanie. Mogą na przykład monitorować zanieczyszczenie powietrza, być dołączane do leków i śledzić ich wędrówkę od producenta do pacjenta, czy też być dołączane do narzędzi chirurgicznych. Mówiąc nieco żartobliwie, w przyszłości chirurdzy nie będą mogli popełniać tak fatalnych błędów, jak zaszycie narzędzia w ciele pacjenta. Po skończonej operacji system kontroli da znać, że coś poszło nie tak, gdyż nie może się doliczyć jednego z narzędzi.

A w domu? Układy takie można instalować wszędzie – na drzwiach, oknach, w lodówce, w zabawkach, itd. Czujniki zainstalowane na drzwiach mogą informować, że ktoś je otworzył i właśnie wchodzi do pokoju. Te umieszczone w lodówce mogą sprawdzać temperaturę i generować alarmy. A potencjalnych zastosowań jest znacznie więcej. To właśnie dlatego szacuje się, że w przyszłości na jednego człowieka może przypadać nawet do tysiąca takich czujników.

Radia mają prostą konstrukcję, a każdemu układowi towarzyszy identyfikator zawierający unikalny numer ID. Dlatego na wysłane do układu żądanie, wyśle on zwrotnie swój numer ID i poda swoją lokalizację. Układ zwiera też prosty procesor. Nie wykonuje on skomplikowanych obliczeń, ale potrafi wykonać do dziesięciu prostych instrukcji i pobiera minimalną, śladową wręcz ilość energii.

Jeśli chodzi o zasięg, to układ może transmitować dane na odległość dwóch do trzech metrów. Zasięg można zwiększyć do sześciu metrów, ale niestety układ będzie wtedy dwa razy większy.

Naukowcy ze Stanford University nawiązali już wstępne rozmowy z kilkoma producentami układów scalonych, którzy poważnie zainteresowali się ich wynalazkiem. Może to oznaczać, że układ trafi wkrótce na rynek, jako produkt komercyjny.