6G的愿景之一是使用太赫兹新频率，问题在于，大气中的气体会吸收这些电磁波，这意味着以这些频率传输的信号可能会在短短几米内减弱到无法使用的程度。但为什么不扭转这一劣势并利用它来解决紧迫的全球问题呢？近日发表在IEEE Network杂志上的一篇新论文中，研究人员展示了如何使用未来6G网络来测量危害气候和人类健康的排放。东北大学电气与计算机工程教授Josep Jornet表示：“如果太赫兹信号被吸收，我们就可以找出哪些分子正在吸收它们。因此，可以拥有一个基础设施，将信号吸收问题转化为了解空气中存在哪些气体及其浓度的机会。”内布拉斯加大学林肯分校计算机系教授Sasitharan Balasubramaniam表示，气候变化和空气污染是一个日益紧迫的问题，工业和农业部门的排放量不断增加。与此同时，人们还希望6G网络能够在亚太赫兹和太赫兹范围内工作，这是传感气体的理想选择。“将两者合并在一起是有意义的。”他认为。不同的分子根据其分子结构吸收不同的电磁辐射频率。例如，二氧化碳、氨和臭氧都有自己独特的吸收特征。光谱学是一种用于破译化学物质分子组成的技术，它涉及用宽频谱辐射化学或生物样品，测量每个频率的吸收，并分析光谱仪读数中显示的一系列吸收峰。“我们在论文中提出的是无线光谱技术。”Josep Jornet教授说，他们使用了Northeastern开发的无线电，其工作频率在100至300GHz之间，功率足以在数十米范围内传输数据，而在2公里的距离内功率较低。“我们还有频率高达1-1.1THz的无线电。但我们在这些频率下的功率非常低，可能只能传输一英尺。”研究人员将在线分子吸收数据库中获取的不同气体的吸收曲线与传感模式下的亚太赫兹收发器的各种气体样本的传感数据进行了比较。 他们使用两种技术来测量辐射吸收。一种是简单的路径损耗数据分析，测量发射器和接收器之间的信号损耗。另一种是功率谱密度方法，他们根据信号的频率来测量信号的功率。然后，他们使用机器学习算法识别吸收模式并将其与在线数据库进行匹配。他们能够准确检测温室气体二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。Sasitharan Balasubramaniam教授说，该方法还可以检测混合物中的相关气体。“有趣的是，如果我们以不同的比例混合不同的气体，收集足够的数据并观察其模式，即使距离和浓度发生变化，我们也能够精确定位这几种气体。”6G网络还需要数年时间。但内布拉斯加大学林肯分校的计算机系教授、该论文的另一位合著者Mehmet Can Vuran表示，使用相同的基础设施进行通信和感知将会带来经济效益。在太赫兹基础设施中添加气体传感功能只需要一层信号处理软件，成本很小。这将使农业部门受益，农业部门正在讨论监测和报告动物生产设施的有害排放。“如果法规生效，这会给生产商带来沉重的负担，因为单独的气体传感器非常昂贵。但有了这样的太赫兹系统，您可以将相同的基础设施用于多种用途，从而降低成本并提高采用率。”
