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Winz-Label für integrierte Chips oder Implantate

Ein berührungslos auslesbares Etikett aus den MIT-Labors kann sich hinter einem Sesamkorn verstecken. Mit integrierter Kryptografie soll es selbst kleine Originalbauteile sicher beglaubigen.

Neben einem herkömmlichen RFID-Tag kaum zu sehen: Das mit Verschlüsselungsfunktionen versehene E-Tag hat die Größe eines Sesamkorns.

Bild: MIT

Mit 1,6 Quadratmillimeter ist ein neu entwickelter ID-Chip viel kleiner als ein heutiges RFID-Tag. Um diesen Winzling berührungslos auslesen zu können, setzen Forscher am Massachusetts Institute of Technology auf Terahertzstrahlung, die eine mehrere hundertfach höhere Frequenz gegenüber den gängigen RFID-Frequenzen hat. Zudem beherrscht das Kleinst-Label die verschlüsselte Kommunikation über ein asymmetrisches Verschlüsselungsverfahren. Mit seinem privaten Schlüssel kann sich der Chip gegenüber Lesegeräten authentifizieren und so Originalbauteile sicher ausweisen.

Die Technik konnten die Forscher auch deswegen so stark komprimieren, weil sie auf Batterien verzichteten. Integrierte Fotodioden erzeugen eine elektrische Spannung von 1 Volt und versorgen den ID-Chip mit Energie. Die Kommunikation erfolgt über ein Antennenfeld, das die Terahertzsignale eines Lesegerätes moduliert zurückstreut. Derzeit kann ein mobiles Lesegerät in einem Abstand bis zu fünf Zentimeter zum E-Tag dessen Rückstreuung aufnehmen. Über sogenanntes Beam-Steering richtet das Antennenfeld seine Antwort auf das Lesegerät aus.

„Unser winziger Chip mit Verschlüsselung kann kleine Bauteile über die gesamte Lieferkette absichern“, sagt Han. So könne das neuartige „Tag of Everything“ selbst einzelne Schrauben identifizierbar auszeichnen, Zahnimplantate in der Medizintechnik oder Silizium-Chips. Die Forscher hoffen, ihr Label so weiterentwickeln zu können, dass ein Lesegerät ihm nicht mehr nahe kommen muss. Das soll dann von zentraler Stelle aus alle Bauteile einer Konstruktion zugleich ansprechen und von allen beteiligten E-Tags mittels Beam-Steering direkt die Antworten erhalten. Eine weitere Idee der Forscher: Ihren Energiebedarf sollen die E-Tags in Zukunft aus den Terahertzschwingungen des Lesegeräts decken. (agr@ct.de)

Wenige Regeln, ein Roboterschwarm

Ein Schwarm von 100 selbstfahrenden Robotern, jeder demselben Algorithmus folgend, kann ohne Staus oder Kollisionen vorgegebene Muster einnehmen.

Bild: NorthwesternU

Ein dezentral gesteuerter Roboterschwarm an der Northwestern University in Chicago kann sich nach vorgegebenen Mustern ordnen (siehe Videoct.de/yky5). Im Labortest tauschten sich 100 Selbstfahrer-Roboter untereinander aus, einigten sich mit den Gefährten in ihrem direkten Umfeld und fuhren ohne Kollisionen und ohne Staus durcheinander. Sie erreichten ihre Plätze alle innerhalb einer Minute. „Jeder Roboter hat lediglich Kontakt zu drei bis vier seiner unmittelbaren Nachbarn“, erklärt Studienleiter Michael Rubenstein den Algorithmus. Die Roboter stimmen sich lokal ab ohne globale Informationen, das mache das System skalierbar. Denselben Algorithmus simulierten die Forscher erfolgreich mit 1024 virtuellen Fahrzeugen.

Der Vorteil dieser Konfiguration liege in der Robustheit gegenüber Fehlern. Bei zentralisiert aufgebauten Systemen, beispielsweise wenn einzelne Roboter die Führung übernehmen, führe ein Fehler schnell zum Versagen der gesamten Steuerung. Das dezentrale System der Forscher erweise sich dagegen als robuster. Der Algorithmus solle künftig helfen, selbstfahrende Autos zu steuern oder autonome Gabelstapler in Lagerhallen zu koordinieren. (agr@ct.de)

100 Roboter stellen sich zu Mustern auf: ct.de/yky5

Farbsensor aus dem Drucker

Einige Halbleiter verändern unter Lichteinfall ihre Leitfähigkeit, sodass die resultierende Stromstärke die Lichtstärke wiedergibt. Ein Forscherteam um Dr. Gerardo Hernandez-Sosa am KIT-Innovation-Lab in Heidelberg hat nun Materialien gefunden, die jeweils auf eine bestimmte Wellenlänge reagieren und damit einzelne Farben erkennen. Zudem lassen sich die erforschten Halbleiter mit einem Drucker auf flexible Träger aufbringen. Die Forscher sind zuversichtlich, dass sich damit Farbsensoren in großer Stückzahl herstellen lassen. Ein Designprogramm hilft bereits heute, das Layout an beliebige mobile Geräte und Einsatzformen anzupassen. Die Sensoren können zukünftig neue Formen der Datenübertragung per Licht eröffnen.(agr@ct.de)

Erforschung druckbarer Lichtsensoren: ct.de/yky5