El destacado sistema de conmutación electrónica a gran escala fue el número

En telecomunicaciones, un sistema de conmutación electrónica (ESS) es un conmutador telefónico que utiliza electrónica digital y control computarizado para interconectar circuitos telefónicos con el fin de establecer llamadas telefónicas. Las generaciones de conmutadores telefónicos anteriores a la llegada de la conmutación electrónica en la década de 1950 utilizaban sistemas de relés puramente electromecánicos y rutas de voz analógicas. Estas primeras máquinas normalmente utilizaban la técnica paso a paso. La primera generación de sistemas de conmutación electrónica en la década de 1960 no era completamente de naturaleza digital, sino que utilizaba vías metálicas accionadas por relés de lengüeta o interruptores de barra transversal operados por sistemas de control de programa almacenado (SPC). Anunciada en 1955, la instalación de prueba para clientes de una oficina central totalmente electrónica comenzó en Morris, Illinois en noviembre de 1960 por Bell Laboratories. El primer sistema de conmutación electrónico destacado a gran escala fue el Sistema de Conmutación Electrónica Número Uno (1ESS) del Bell System en los Estados Unidos, introducido en Succasunna, Nueva Jersey, en mayo de 1965. Los sistemas de conmutación electrónicos posteriores implementaron la representación digital de la energía eléctrica. señales de audio en bucles de suscriptores digitalizando las señales analógicas y procesando los datos resultantes para su transmisión entre oficinas centrales. La tecnología de multiplexación por división de tiempo (TDM) permitió la transmisión simultánea de múltiples llamadas telefónicas en una conexión de un solo cable entre oficinas centrales u otros conmutadores electrónicos, lo que resultó en mejoras espectaculares de la capacidad de la red telefónica. Con los avances de la electrónica digital a partir de la década de 1960, los interruptores telefónicos emplearon cada vez más componentes de dispositivos semiconductores. A finales del siglo XX se eliminaron las centrales telefónicas sin procesamiento TDM y el término sistema de conmutación electrónica se convirtió en gran medida en una distinción histórica para los sistemas SPC más antiguos. Los sistemas de conmutación de paquetes ópticos con buffers de línea de retardo de fibra (FDL) proporcionan un reenvío transparente, de alto rendimiento, independiente de la velocidad de bits y energéticamente eficiente. Sin embargo, el buffer FDL experimenta problemas de escalabilidad y, por lo tanto, no puede acomodar una gran cantidad de tráfico de red. En este artículo, hemos estudiado el rendimiento de la red del búfer FDL. Debido a la naturaleza de tiempo discreto del buffer FDL, el rendimiento de las aplicaciones del Protocolo de control de transmisión (TCP) no mejora drásticamente a pesar de la adición de FDL adicionales.

Luego, proponemos una arquitectura de buffer combinada óptica y electrónica. El buffer combinado está compuesto por un buffer FDL y un buffer electrónico suplementario que tiene funciones de gestión de energía según su ocupación. El búfer combinado utiliza sólo el búfer FDL y mantiene su eficiencia energética cuando el volumen de tráfico es bajo. Al hacerlo, esta arquitectura reduce el consumo de energía al 70% del de un buffer compuesto únicamente por dispositivos electrónicos en condiciones de tráfico no pico. A medida que aumenta el volumen de tráfico, el buffer combinado enciende sus dispositivos electrónicos y se adapta al aumento de tráfico. Los resultados de la simulación revelan que la arquitectura de búfer propuesta obtiene un rendimiento 1,5 veces mayor que el del búfer FDL existente frente a un tráfico repentinamente aumentado. Finalmente, demostramos que los componentes electrónicos suplementarios deben estar listos para su uso en menos de 300 ms. Aquí demostramos que podemos controlar racional y finamente la funcionalidad de diferentes nanodispositivos y nanointerruptores basados ​​en ADN utilizando entradas electrónicas. Para demostrar la versatilidad de nuestro enfoque, hemos utilizado aquí tres modelos diferentes de nanointerruptores basados ​​en ADN activados por metales pesados ​​y secuencias de ADN específicas y una ADNzima que responde al cobre. Para lograr el control inducido electrónicamente de estos nanodispositivos basados ​​en ADN, hemos aplicado diferentes potenciales de voltaje en la superficie de un chip de electrodo. El potencial aplicado promueve una reacción de transferencia de electrones que libera de la superficie del electrodo una entrada molecular que finalmente activa el nanodispositivo basado en ADN. El uso de entradas electrónicas como forma de activar con precisión nanodispositivos basados ​​en ADN parece particularmente prometedor para ampliar la caja de herramientas disponible en el campo de la nanotecnología del ADN y lograr un mejor control jerárquico de estas plataformas.

El creciente y apasionante campo de la nanotecnología del ADN, donde los ácidos nucleicos sintéticos se diseñan y diseñan racionalmente para construir nuevas nanomáquinas con capacidad de respuesta o nanodispositivos funcionales, representa uno de los ejemplos interesantes de tecnologías bioinspiradas.1 La mayoría de estos nanodispositivos basados ​​en el ADN dependen de un mecanismo básico común: una entrada molecular objetivo es reconocida por una secuencia de sonda de ADN y el evento de unión se acopla a un movimiento mecánico o una señal de salida.2 Incluso las complejas nanoestructuras funcionales basadas en ADN (es decir, origami) se basan en el uso de secuencias de ADN relativamente cortas (o nanointerruptores) que, en presencia de una entrada molecular específica, sufren cambios conformacionales inducidos por la unión o reacción basada en el ADN y, al hacerlo, confieren a la nanoestructura una función útil.3,4 A pesar de los avances logrados En este ámbito, la necesidad de tener un mejor control de estos nanodispositivos sigue estando parcialmente insatisfecha. Por lo tanto, para explotar plenamente estas plataformas sería crucial encontrar nuevas estrategias para desencadenar y activar su función de una manera altamente controlable. Desde los descubrimientos revolucionarios de Volta, Faraday y otros electroquímicos pioneros,5 la posibilidad de controlar reacciones redox a través de una entrada electrónica (voltaje aplicado) ha representado uno de los mayores avances en la historia de la química.

Hace más de 200 años que la electroquímica se ha aplicado a una amplia gama de aplicaciones, desde la producción de energía6 hasta la fabricación industrial7 y la detección.8 Debido al bajo costo de la instrumentación, la posible miniaturización y el alto nivel de control, la electroquímica también podría representar una opción interesante. oportunidad para nuevas aplicaciones biotecnológicas. De hecho, las reacciones redox se utilizan habitualmente en la naturaleza para activar, regular y controlar una amplia gama de vías y reacciones biológicas (como la fotosíntesis y el almacenamiento/liberación de energía).9 De manera similar, la electroquímica podría aplicarse para modular las reacciones bioinspiradas. herramientas y dispositivos.10–13 A pesar de esto, la posibilidad de utilizar entradas electrónicas para controlar nanodispositivos basados ​​en ADN ha tenido muy poca aplicación hasta la fecha.14 Motivados por los argumentos anteriores, aquí proponemos un enfoque para controlar electrónicamente una amplia gama de dispositivos. nanodispositivos basados ​​en Lo hicimos controlando, a través de una entrada electrónica, la transferencia de electrones a través de una interfaz electrodo-solución, promoviendo así reacciones redox de una manera altamente controlable. Más específicamente, como entrada electrónica utilizamos aquí un potencial de voltaje aplicado en la superficie de un chip de electrodo. Dicho potencial aplicado promueve una reacción de transferencia de electrones en la interfase electrodo-solución para la liberación de una entrada molecular que, en última instancia, desencadena un nanodispositivo basado en ADN en solución (Fig. 1). Para demostrar la versatilidad de nuestro enfoque, hemos utilizado aquí cuatro modelos diferentes de nanodispositivos o nanointerruptores basados ​​en ADN que pueden activarse mediante diferentes entradas moleculares.

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