Development of practical receiver architectures for molecular communication in ınternet of nano things (IoNT)

Bu tez, Moleküler Haberleşme (MH) alanında teorik yaklaşımlardan uygulanabilir alıcı mimarilerine geçişi hedeflemekte; bu kapsamda, Nano-Nesnelerin İnterneti için mekanik dönüştürme temelli ve biyo-esinli alıcı mimarilerinin geliştirilmesini ve bunların Her Şeyin İnterneti vizyonu ile bütünleştirilmesini ele almaktadır. Bu amaçla, eğilmeye duyarlı alan etkili transistör (Flexure-FET) biyosensörüne dayalı bir MH alıcısı önerilmiştir. Mekanik dönüştürme temelli yapısı sayesinde hem yüklü hem de nötr molekülleri algılayabilmektedir. Bu doğrultuda, bilginin moleküler ağırlıktaki değişimlerle kodlandığı ilk pratik Ağırlık Kaydırmalı Anahtarlama (WSK) modülasyonu önerilmiştir; analitik ve sayısal analizler sonucunda, biyolojik girişimin etkin olduğu koşullarda mekanik dönüştürme temelli moleküler haberleşmenin uygulanabilirliği gösterilmiştir. Reseptör-ligant etkileşimlerini ve moleküler sinyal girişimini modelleyen rekabetçi bağlanma modeli uygulanarak, sistemin güvenilirliği ve alıcının moleküler seçiciliği artırılmıştır. Bu model, karmaşık biyokimyasal haberleşme kanallarındaki moleküler girişim etkilerini dikkate almaktadır. Ayrıca, silindirik nanotel dizili alıcı tasarımıyla dağıtılmış elektromekanik bağlaşım ve ayarlanabilir geometrik yapı MH alıcısına entegre edilmiştir. Son aşamada, MH yaklaşımı koku temelli bir çerçevede yeniden ele alınmıştır. Bu yaklaşımda bilgi, koku molekülleriyle iletilmektedir ve bu yönüyle moleküler haberleşmenin uygulama perspektifini önemli ölçüde genişletmektedir. Her Şeyin İnterneti vizyonu doğrultusunda, mikro/nano ölçekteki moleküler sinyallerin tespitinden duyusal ve bilişsel süreçlere kadar uzanan bir iletişim köprüsü kurularak, insan merkezli ve akıllı haberleşme ağlarının gelişimine zemin hazırlanmaktadır. Bu tezde sunulan çalışmalar boyunca, mekanik dönüştürme temelli alıcıdan rekabetçi bağlanma modeline ve nanotel dizi tasarımına uzanan mimari gelişimler; algılama duyarlılığı, güvenilirliği ve fiziksel uygulanabilirliği kademeli olarak artırmaktadır. Rekabetçi bağlanma modelinin entegrasyonu ve silindirik nanotel dizili yapı, koku temelli moleküler haberleşme için gelecekteki işlevsel alıcı mimarilerinin geliştirilmesine zemin hazırlamaktadır. Bu tezde önerilen modeller ve mimariler; pratik, ölçeklenebilir ve biyouyumuyla MH sistemleri için bir temel sunmakta, Her Şeyin İnterneti vizyonu doğrultusunda geleceğin akıllı ve uyarlanabilir ağlarının gelişimine katkı sağlamaktadır.