هوائي متطور

في مجال الاتصالات اللاسلكية ، يُعرف الهوائي المُطوَّر بأنه هوائي مصمم كليًا أو جزئيًا بواسطة برنامج تصميم حاسوبي آلي يستخدم خوارزمية تطورية تحاكي التطور الدارويني . وقد استُخدمت هذه الطريقة منذ أوائل العقد الأول من الألفية الثانية لتصميم هوائيات لتطبيقات بالغة الأهمية تتضمن متطلبات تصميم صارمة أو متضاربة أو غير اعتيادية، مثل أنماط الإشعاع غير المألوفة ، والتي لا يُلبيها أي من أنواع الهوائيات العديدة الموجودة حاليًا.

يبدأ البرنامج الحاسوبي بأشكال هوائيات بسيطة، ثم يُضيف أو يُعدّل عناصر بطريقة شبه عشوائية لإنشاء عدد من أشكال الهوائيات المرشحة الجديدة. تُقيّم هذه الأشكال لتحديد مدى استيفائها لمتطلبات التصميم، ويُحسب لكل منها درجة رقمية. بعد ذلك، في خطوة مشابهة للانتقاء الطبيعي ، يُستبعد جزء من الهوائيات المرشحة ذات الدرجات الأقل، ليتبقى عدد أقل من التصاميم ذات الدرجات الأعلى. باستخدام هذه الهوائيات، يُكرر الحاسوب العملية، مُولّدًا مجموعة متتالية (باستخدام عوامل مثل الطفرة والتهجين والاختيار ) يتم من خلالها اختيار التصاميم ذات الدرجات الأعلى. بعد عدد من التكرارات، تُقيّم مجموعة الهوائيات ويُختار التصميم ذو الدرجة الأعلى. غالبًا ما يتفوق أداء الهوائي الناتج على أفضل التصاميم اليدوية، نظرًا لشكله غير المتماثل المعقد الذي لم يكن من الممكن إيجاده باستخدام طرق التصميم اليدوية التقليدية.

ظهرت أولى تصاميم الهوائيات المتطورة في منتصف التسعينيات بفضل أعمال ميشيلسن، وألتشولر، وليندن، وهاوبت، ورحمت سامي . ويستخدم معظم المختصين تقنية الخوارزمية الجينية أو أحد أشكالها لتطوير تصاميم الهوائيات.

من الأمثلة على الهوائيات المتطورة هوائي النطاق X الذي طُوّر خصيصًا لمهمة ناسا الفضائية " تقنية الفضاء 5 " (ST5) عام 2006. ^{[ 1 ]} كان هدف المهمة هو إثبات جدوى التقنيات المبتكرة ذات الاستخدام المحتمل في مهمات الفضاء المستقبلية. احتوى كل قمر صناعي على هوائيين للاتصال بالمحطات الأرضية: هوائي متطور ذو بنية غير اعتيادية، وهوائي حلزوني رباعي الأسلاك ذو بنية أكثر تقليدية . طُوّر الهوائي الأول لتلبية مجموعة من متطلبات المهمة الصعبة، ولا سيما الجمع بين عرض حزمة واسع لموجة مستقطبة دائريًا وعرض نطاق مقاومة واسع لتغطية ترددات وصلة الإرسال والاستقبال في النطاق X. صُنع كلا الهوائيين في مختبر العلوم الفيزيائية بجامعة ولاية نيو مكسيكو . كان مظهرهما الخارجي متطابقًا تقريبًا، حيث غُطيت عناصر الإشعاع بقبة من الفوم . انطلقت مهمة ST5 بنجاح في 22 مارس 2006، واستمرت في العمل طوال فترة المهمة قبل أن تُوقف ناسا تشغيلها، وبذلك يُمثل هذا الهوائي المتطور أول جسم مُصنّع اصطناعيًا في العالم يُحلّق في الفضاء. تم استخدام هوائيات متطورة أخرى لاحقاً على متن المركبة الفضائية " مستكشف الغلاف الجوي والغبار القمري" . ^{[ 2 ]}

• هورنبي وآخرون (2006) في مركز أبحاث ناسا أميس
• ورقة بحثية قدمها لون وهورنبي وليندن في ورشة عمل نظرية البرمجة الجينية والممارسة لعام 2004 .