شبکه‌های نانویی
کاربردهای شبکه‌های نانویی

می‌توان از شبکه‌های نانویی، به‌عنوان ستون فقرات برای توسعه سیستم‌های پیچیده‌تر مانند نانوروبات‌ها و ابزارهای محاسباتی مجتمع‌شده با نانوپردازشگرها، حافظه‌ها و زمانسنج‌های نانو استفاده کرد. به‌همین دلیل، باید با در نظر گرفتن محدودیت‌های فیزیکی و عملیاتی مقیاس‌های بسیار کوچک، بتوان روش‌هایی برای ارتباط یک نانوماشین با سایر نانوماشین‌ها یافت. در مجموع، برای ایجاد ارتباط داخلی نانوماشین‌ها، باید واسط‌های نانو- میکرو طراحی شوند. برای ارتباط از طریق هزاران و حتی میلیون‌ها نانوماشین توزیع‌شده، به فناوری‌های نرم‌افزاری و سخت‌افزاری جدید و مقرون به صرفه نیازمندیم؛ بنابراین، اگر بخواهیم از روش‌های ارتباطی کلاسیک فعلی استفاده‌کنیم، با توجه به نیازمندی‌های شبکه‌های نانویی و محدودیت‌های فیزیکی از قبیل اندازه و انرژی، به یک تحول اساسی در کلیه ساختارهای خود نیازمندیم و معماری‌های موجود، نرم‌افزارها و پروتکل‌های فعلی باید با توجه به الگوهای ارتباطی این شبکه جدید، از نو طراحی شوند و در مقابل، استفاده از مولکول‌ها به‌جای امواج صوتی و الکترومغناطیسی، برای کدگذاری و انتقال اطلاعات، به ایجاد یک پارادایم ارتباطی جدید و تعریف ساختارهای ابداعی مانند فرستنده-گیرنده‌های مولکولی، مدل‌های کانال و پروتکل‌های جدیدی مختص شبکه‌های نانویی نیازمند است.
در صنایع نانوالکترونیک، عبارت شبکه‌های نانویی، به تجهیزات الکترونیکی و اتصالات داخلی گفته می‌شود که بر روی یک تراشه در مقیاس نانو قرار دارند[۲]. این مفهوم "شبکه بر روی تراشه " نامیده می‌شود و شامل نانومواد به‌هم متصلی مانند آرایه‌هایی از نانولوله‌های کربنی است[۳]. در پژوهش جاری، عبارت شبکه‌های نانویی، صراحتاً به نانوماشین‌هایی گفته خواهد شد که از طریق مخابرات مولکولی به‌هم متصل شده‌اند و متضمن یک پارادایم ارتباطی کاملاً جدید هستند و با توجه به ویژگی‌های اجزای شبکه و فرایند مبادله اطلاعات میان آن‌ها، باید در آن‌ها از روش‌های ارتباطی ابتکارآمیز استفاده کرد.
از میان روش‌های متعددی که تاکنون برای ارتباط میان نانوماشین‌ها ارائه‌شده‌است، مخابرات مولکولی به‌دلیل تناسب بسیار زیاد با ابعاد و محیط مسئله، بهترین گزینه ممکن به‌شمار می‌رود[۲]. مخابرات مولکولی از مولکول‌ها برای کدگذاری اطلاعات استفاده می‌کند و ارسال آن‌ها را توسط سیستم‌های زیستی موجود در طبیعت انجام می‌دهد. در این نوع شبکه نیز با توجه به فاصله میان فرستنده و دریافت‌کننده، باید از روش‌های ارتباطی متفاوتی استفاده کرد که به‌طور عمده به سه دسته نزدیک‌برد، متوسط‌برد و دوربرد تقسیم می‌شوند. برای حالت نزدیک‌برد، می‌توان از دو روش موتورهای مولکولی و سیگنالینگ یونی، استفاده کرد. در سیگنالینگ یونی، اطلاعات به‌صورت نرخ غلظت مولکول‌های منتشرشده در محیط کدگذاری می‌شود و در روش مبتنی بر موتورهای مولکولی، ترکیب‌های پروتئینی، مولکول‌های اطلاعات را از طریق ریل‌های مولکولی منتقل می‌کنند. برای مخابرات مولکولی متوسط‌برد نیز دو روش وجود دارد؛ استفاده از باکتری تاژک‌دار و موتورهای کاتالیستی که در هر دو روش اطلاعات به‌صورت رشته‌های DNA کدگذاری می‌گردد و از طریق نانوموتور یا باکتری، از فرستنده به دریافت‌کننده می‌رسد[۲]. برای مخابرات مولکولی دوربرد نیز روش‌های متعددی وجود دارد، از جمله، برای مخابرات دوربرد بی‌سیم، می‌توان از فرمون‌ها، هاگ‌ها، گرده‌افشانی و ورارسانی نوری استفاده‌کرد و برای حالت سیمی، روش‌های ارتباطی مبتنی بر نورون و مدارهای جریان مویرگی را به‌کار برد[۱]. معماری قابل تجسم برای این شبکه، از خوشه‌هایی از نانوماشین‌ها تشکیل‌شده که با استفاده از مکانیسم‌های مخابرات نزدیک‌برد، در داخل خوشه ارتباط برقرار می‌کنند و برای ارتباط بین خوشه‌ها، از طریق دروازه‌ها، از روش‌های متوسط و دوربرد استفاده می‌کنند.