Исследователи Northeastern University Джозеп М. Джорнет (Josep M. Jornet) и Томмазо Мелодиа (Tommaso Melodia) стали соисследователями нового центра CLASSIC, созданного для разработки защищённых систем зондирования, формирования изображений и беспроводной связи. Army Research Office выделило центру $15 млн на пять лет — с июля 2026 года по июнь 2031 года.
Center for Large Aperture Secure Sensing, Imaging and Communications (CLASSIC) возглавляет Эдвард Найтли (Edward Knightly) из Rice University. Проект объединяет университеты и национальные лаборатории США для разработки антенных технологий будущих беспроводных систем. Группа Northeastern работает на базе Institute for Intelligent Networked Systems (INSI), участвует в четырёх из пяти исследовательских направлений центра и единственная охватывает весь его частотный диапазон: от полос коммерческих сетей 5G до частот примерно в сто раз выше.
В центре исследований находятся сверхкрупномасштабные антенные решётки (ELSAAs), состоящие из тысяч согласованно работающих элементов. Они должны точно управлять распространением радиоволн. Технология может помочь сохранять связь при блокировке или нарушении прохождения сигнала, а также улучшить обнаружение скрытых объектов и формирование подробных изображений в сложной обстановке.
Управление формой волны
Джорнет руководит работой INSI над физическими принципами таких решёток. Когда решётка становится достаточно большой или несколько разнесённых решёток действуют как одна, область, в которой перестают работать привычные модели беспроводной связи, увеличивается с сантиметров до сотен метров. В этой области решётка может управлять не только направлением, но и формой сигнала. Это позволяет фокусировать энергию в заданной точке пространства, а не только вдоль направления, огибать препятствия изогнутыми лучами и формировать лучи, восстанавливающиеся после частичного перекрытия. Задача Northeastern — определить способы синтеза и управления такими волновыми фронтами в распределённых апертурах, а затем использовать их для зондирования скрытых объектов.
«В течение десятилетий радиолуч по существу оставался прожектором, и единственный вопрос заключался в том, куда его направить. Решётки такого масштаба позволяют формировать саму волну, то есть определять не только место доставки энергии, но и путь до него. Мы можем сфокусировать сигнал на определённом расстоянии, а не только в заданном направлении, провести его вокруг препятствия и использовать лучи, которые восстанавливаются после блокировки. Особенность роли Northeastern в том, что мы покажем эту работу во всём диапазоне от коммерческих полос 5G до 300 ГГц. Именно это должно превратить изящную физическую концепцию в технологию, пригодную для практического применения».
Джозеп М. Джорнет, заслуженный профессор электротехники и вычислительной техники College of Engineering и содиректор INSI
От физики к аппаратным испытаниям
Вторую часть работы Northeastern возглавляет Мелодиа. Его группа должна проверить идеи на реальном оборудовании. INSI располагает частной сетью 5G X5G, испытательным стендом Arena масштаба здания, безэховой камерой и открытой площадкой для беспилотников. Университет планирует демонстрировать методы CLASSIC на совместимом со стандартами радиооборудовании 5G, на нескольких синхронизированных базовых станциях, работающих как единая распределённая решётка, и во время полётов беспилотников. Параллельно будут проводиться субтерагерцевые эксперименты на частотах до 300 ГГц.
«Этот центр ставит вопросы, ответить на которые можно только с помощью оборудования в реальной обстановке. У Northeastern есть редкая открытая программируемая беспроводная инфраструктура, изначально рассчитанная на ИИ: частная сеть 5G на компонентах O-RAN, распределённый антенный полигон масштаба здания и открытая площадка, где мы запускаем беспилотники. Такое сочетание позволяет в рамках одного проекта перенести новую концепцию формирования луча на совместимое со стандартами оборудование. Обычно именно на этом этапе перспективные идеи либо подтверждаются, либо останавливаются».
Томмазо Мелодиа, профессор электротехники и вычислительной техники имени Уильяма Линкольна Смита и директор INSI
Пять направлений CLASSIC
В CLASSIC участвуют Rice University, Northeastern University, Brown University, Duke University, University of Texas at Austin, University of California, Los Angeles и Los Alamos National Laboratory. Промышленные партнёры проекта — Booz Allen, Intel, Keysight, Lockheed Martin, MITRE, Northrop Grumman, Qualcomm и Raytheon.
Пять направлений центра включают фундаментальные исследования ELSAAs, разработку методов зондирования для обнаружения угроз, создание устойчивых высокоскоростных беспроводных сетей, изучение радиопомех, а также лабораторную и полевую проверку технологий. Northeastern участвует в первом, втором, третьем и пятом направлениях. Центр также планирует создать управляемую ИИ модель для имитации сложной электромагнитной обстановки в реальном времени. Ожидается, что она сможет значительно сократить вычислительные ресурсы, необходимые для проектирования и испытаний перспективных антенных систем.
Финансирование расширяет портфель федеральных проектов Northeastern в области беспроводных систем и защищённой связи. Одновременно INSI подключается к национальной сети университетов, лабораторий и отраслевых партнёров, работающих над новым поколением средств зондирования и связи.