Details

Цель работы – оценка пригодности аминокислот в качестве элементов приёмников и передатчиков 6G/IoT. Для достижения цели решены задачи: разработана методика цифровой обработки временных рядов ЭДМ; получены спектральные характеристики исследуемых биомолекул в диапазоне 50–6000 см⁻¹; выполнена валидация результатов моделирования путем сравнения с данными экспериментальной спектроскопии. Проанализирована форма спектральных пиков для прогнозирования характеристик канала связи. Работа проведена на базе вычислительных ресурсов для суперкомпьютерного моделирования и лабораторий ИЭиТ СПбПУ, где были произведены основные расчеты и анализ данных МД. Проведены расчеты СПМ флуктуаций ЭДМ олигомеров аминокислот, измерения ключевых частотных пиков, анализ формы спектров и валидация методом сравнения с литературными данными КР-спектроскопии. Использовались методы МД, ЦОС и статистического анализа. Результаты работы указывают на потенциальную применимость, при дополнительных условиях, в качестве энергоэффективных и биосовместимых элементов для систем связи 6G/IoT. В процессе работы использовались следующие информационные технологии и программное обеспечение: язык программирования Python (библиотеки Pandas, NumPy, SciPy, Matplotlib), пакеты МД GROMACS, NAMD, Amber, среда разработки Jupyter Notebook, программы визуализации данных OriginPro, MS Excel, базы данных IEEE Xplore и Google Scholar.

The aim of the work is to assess the suitability of amino acids as elements of receivers and transmitters for 6G/IoT systems. To achieve this goal, the following tasks were solved: a methodology for digital processing of EDM time series was developed; spectral characteristics of the studied biomolecules were obtained in the range of 50–6000 cm⁻¹; validation of simulation results was performed by comparison with experimental spectroscopy data. The shape of spectral peaks was analyzed to predict communication channel characteristics. The work was carried out at the computational resources for supercomputer modeling and laboratories of the Institute of Electronics and Telecommunications of SPbPU, where the main calculations and analysis of MD data were performed. Calculations of the PSD of EDM fluctuations of amino acid oligomers, measurements of key frequency peaks, analysis of spectrum shapes, and validation by comparison with literature Raman spectroscopy data were carried out. Methods of MD, DSP, and statistical analysis were used. The results of the work indicate the potential applicability, under additional conditions, of the studied structures as energy-efficient and biocompatible elements for 6G/IoT communication systems. The following information technologies and software were used in the course of the work: Python programming language (Pandas, NumPy, SciPy, Matplotlib libraries), MD packages GROMACS, NAMD, Amber, Jupyter Notebook development environment, OriginPro and MS Excel data visualization programs, IEEE Xplore and Google Scholar databases.