Un sistema de medición de alta precisión de eficiencia energética que utiliza similitud de forma de onda
Diagrama conceptual de un sistema de detección de baja potencia y alta precisión que utiliza la similitud de señal (ejemplo basado en un dispositivo EEG inalámbrico). Crédito: Daisuke Kanemoto, Tomoya Kumauchi
Los investigadores de la Universidad de Osaka han desarrollado un sistema de medición de eficiencia energética y de alta precisión que aprovecha la similitud inherente entre las formas de onda generadas por el mismo tipo de fuente de señal.
A diferencia de los enfoques de caja negra, como la IA generativa, el sistema se basa en el marco teórico explícito de la detección comprimida. Este enfoque innovador reduce drásticamente la cantidad de datos requeridos para la reproducción precisa de la señal, lo que lleva a un ahorro de energía significativo.
Demostrado con un sistema de medición de electroencefalograma (EEG), la tecnología logró la eficiencia energética líder en el mundo utilizando solo componentes electrónicos disponibles comercialmente, consumiendo solo 72 μW. Este avance allana el camino para dispositivos portátiles a largo plazo y con baterías y dispositivos IoT sin batería autónomos que pueden operar con energía mínima cosechada del medio ambiente, con amplias aplicaciones en atención médica, prevención de desastres y monitoreo ambiental.
La proliferación de dispositivos portátiles y sensores IoT ha resaltado los desafíos críticos de la duración de la batería y los requisitos de carga. Lograr mediciones de alta precisión al tiempo que minimiza el consumo de energía ha demostrado ser particularmente difícil, exigiendo nuevos avances tecnológicos. Los métodos convencionales para reducir el consumo de energía en los sensores a menudo comprometen la precisión de la reproducción de la forma de onda.
Al abordar esta compensación, el Grupo de Investigación de la Universidad de Osaka se basó en su teoría de medición basada en la similitud de forma de onda 2023 para desarrollar un sistema que logre tanto la eficiencia energética como la alta precisión.
El núcleo de esta innovación radica en explotar la similitud inherente entre las formas de onda que emanan de una fuente común. Esto permite una reducción significativa de los datos al tiempo que mantiene la reconstrucción de la señal de alta fidelidad.
Los investigadores implementaron un sistema de medición EEG utilizando componentes fácilmente disponibles, incluido un microcontrolador de uso general (NRF52840). Este sistema minimizó el consumo de energía hasta un impresionante 72 μW para todas las operaciones de medición, desde la conversión análoga hasta digital hasta la transmisión inalámbrica.
Al aprovechar las similitudes de forma de onda entre los datos EEG registrados previamente de otros sujetos y los datos del sujeto actual, el sistema logró la reproducción de la forma de onda de alta precisión, lo que demuestra un error cuadrático medio normalizado (NMSE) de 0.116 promedió más de 500 mediciones.
La demostración exitosa de este sistema de medición de alta precisión de eficiencia energética que utiliza componentes estándar para la medición del EEG tiene implicaciones de largo alcance. Abre nuevas y emocionantes posibilidades para dispositivos portátiles capaces de un monitoreo bio-señal continuo a largo plazo alimentado por baterías compactas y livianas.
Además, permite el desarrollo de dispositivos de IoT sin batería y sensores de monitoreo de infraestructura sin batería utilizando tecnologías de recolección de energía. Estos avances prometen contribuciones significativas al desarrollo sostenible en diversos campos, que incluyen atención médica, atención de edad avanzada, preparación para desastres y monitoreo ambiental.
Proporcionado por la Universidad de Osaka
Cita: un sistema de medición de alta prrecisión de eficiencia energética que utiliza similitud de forma de onda (2025, 28 de mayo) recuperado el 28 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-energy-eficiente-highte-precision-waveform.html
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