Fick difüzyon yasası kullanılarak nano/mikro ölçekli haberleşme sistemlerinde girişim ve molekül alım olasılığı analizi
Fick difüzyon yasası kullanılarak nano/mikro ölçekli haberleşme sistemlerinde girişim ve molekül alım olasılığı analizi
Yazar: Işık, İbrahim; Tağluk, M. Emin; Işık, Esme
Dergi: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, Vol. 37 No. 2, 2021
Anahtar kelimeler: Architecture ; Mimarlık ; Molecular communication,interference,Fick’s law,receiver,molecule reception rate

Nano ve mikro ölçekteki sistemlerin iletişim mekanizmasını modellemek için canlıların kullandığı nano-ölçekteki elektro-kimyasal haberleşme sistemlerinden esinlenerek (biyolojik esinli) yeni haberleşme tekniklerinin geliştirilmesi üzerine son zamanlarda yoğun bir şekilde çalışma yapılmaktadır. Bilgi alışverişinde taşıyıcı olarak kimyasal sinyallerin kullanıldığı bu alan nano/mikro ölçekli haberleşme (NMÖH)  olarak bilinmektedir. Moleküler haberleşme sistemlerinde iletim için kullanılan bilgi parçacıkları protein, DNA gibi biyolojik bileşenlerden oluşmaktadır. NMÖH konusu ile ilgili yapılacak çalışmaların, günümüzde henüz tedavisi olmayan bazı hastalıkların teşhis ve tedavinde kullanılan yeni nesil gibi nano-teknoloji alandaki gelişmelere büyük katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Bu sebeple bu çalışmada, nano-ölçekli sistemlerde kullanılma potansiyeli olabilecek yeni bir NMÖH modeli yazılım tabanlı olarak Matlab ortamında geliştirilip analiz edilmiştir. Yazılım tabanlı olarak tasarlanan NMÖH modelinde, ilk olarak moleküllerin iletildiği difüzyon ortamı ve bu ortamda iletişim performansını etkileyen faktörlerden biri olan difüzyon sabiti Fick yasası gibi temel fizik kanunları kullanılarak yeniden türetilmiştir. Daha sonra ise alıcı topolojisi küre, küp ve dikdörtgen prizma gibi değişik formlarda denenerek alıcının sinyal iletim oranı arttırılmaya ve iletim sırasında meydana gelen moleküller arası girişim düşürülmeye çalışılmıştır. Küp alıcı modelinin kullanılması ile sinyal iletim oranının arttığı ve girişimin düştüğü görülmüştür. Önerilen NMÖH modelinin, başta Alzaymır olmak üzere hücrelerin yanlış ve/veya eksik iletişiminden kaynaklı birçok hastalığın teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek potansiyelde olduğu düşünülmektedir.

Nano ve mikro ölçekteki sistemlerin iletişim mekanizmasını modellemek için canlıların kullandığı nano-ölçekteki elektro-kimyasal haberleşme sistemlerinden esinlenerek (biyolojik esinli) yeni haberleşme tekniklerinin geliştirilmesi üzerine son zamanlarda yoğun bir şekilde çalışma yapılmaktadır. Bilgi alışverişinde taşıyıcı olarak kimyasal sinyallerin kullanıldığı bu alan nano/mikro ölçekli haberleşme (NMÖH)  olarak bilinmektedir. Moleküler haberleşme sistemlerinde iletim için kullanılan bilgi parçacıkları protein, DNA gibi biyolojik bileşenlerden oluşmaktadır. NMÖH konusu ile ilgili yapılacak çalışmaların, günümüzde henüz tedavisi olmayan bazı hastalıkların teşhis ve tedavinde kullanılan yeni nesil gibi nano-teknoloji alandaki gelişmelere büyük katkılar sağlayacağı düşünülmektedir. Bu sebeple bu çalışmada, nano-ölçekli sistemlerde kullanılma potansiyeli olabilecek yeni bir NMÖH modeli yazılım tabanlı olarak Matlab ortamında geliştirilip analiz edilmiştir. Yazılım tabanlı olarak tasarlanan NMÖH modelinde, ilk olarak moleküllerin iletildiği difüzyon ortamı ve bu ortamda iletişim performansını etkileyen faktörlerden biri olan difüzyon sabiti Fick yasası gibi temel fizik kanunları kullanılarak yeniden türetilmiştir. Daha sonra ise alıcı topolojisi küre, küp ve dikdörtgen prizma gibi değişik formlarda denenerek alıcının sinyal iletim oranı arttırılmaya ve iletim sırasında meydana gelen moleküller arası girişim düşürülmeye çalışılmıştır. Küp alıcı modelinin kullanılması ile sinyal iletim oranının arttığı ve girişimin düştüğü görülmüştür. Önerilen NMÖH modelinin, başta Alzaymır olmak üzere hücrelerin yanlış ve/veya eksik iletişiminden kaynaklı birçok hastalığın teşhis ve tedavisinde kullanılabilecek potansiyelde olduğu düşünülmektedir.