Autonomous reconfigurable intelligent surfaces through wireless energy harvesting

In this paper, we examine the potential for a reconfigurable intelligent surface (RIS) to be powered by energy harvested from information signals. This feature might be key to reap the benefits of RIS technology's lower power consumption compared to active relays. We first identify the main RIS power-consuming components and then propose an energy harvesting and power consumption model. Furthermore, we formulate and solve the problem of the optimal RIS placement together with the amplitude and phase response adjustment of its elements in order to maximize the signal-to-noise ratio (SNR) while harvesting sufficient energy for its operation. Finally, numerical results validate the autonomous operation potential and reveal the range of power consumption values that enables it.This work was supported by the European Commission’s Horizon 2020 research and innovation programme ARIADNE (No. 871464), the Luxembourg National Research Fund (FNR) under the CORE project RISOTTI (ref. 14773976), and the Digital Futures Center.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Autonomous Reconfigurable Intelligent Surfaces Through Wireless Energy Harvesting

In this paper, we examine the potential for a reconfigurable intelligent surface (RIS) to be powered by energy harvested from information signals. This feature might be key to reap the benefits of RIS technology's lower power consumption compared to active relays. We first identify the main RIS power-consuming components and then propose an energy harvesting and power consumption model. Furthermore, we formulate and solve the problem of the optimal RIS placement together with the amplitude and phase response adjustment of its elements in order to maximize the signal-to-noise ratio (SNR) while harvesting sufficient energy for its operation. Finally, numerical results validate the autonomous operation potential and reveal the range of power consumption values that enables it.This work was supported by the European Commission’s Horizon 2020 research and innovation programme ARIADNE (No. 871464), the Luxembourg National Research Fund (FNR) under the CORE project RISOTTI (ref. 14773976), and the Digital Futures Center.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

D4.2 Intelligent D-Band wireless systems and networks initial designs

This deliverable gives the results of the ARIADNE project's Task 4.2: Machine Learning based network intelligence. It presents the work conducted on various aspects of network management to deliver system level, qualitative solutions that leverage diverse machine learning techniques. The different chapters present system level, simulation and algorithmic models based on multi-agent reinforcement learning, deep reinforcement learning, learning automata for complex event forecasting, system level model for proactive handovers and resource allocation, model-driven deep learning-based channel estimation and feedbacks as well as strategies for deployment of machine learning based solutions. In short, the D4.2 provides results on promising AI and ML based methods along with their limitations and potentials that have been investigated in the ARIADNE project

Η εξέταση της επίδρασης του μοριακού βάρους στη UV φωτοαποδόμηση PMMA

Το μοριακό βάρος (MW) είναι μια θεμελιώδης ιδιότητα των πολυμερών αλλά η επίδρασή του στις επαγόμενες από laser διαδικασίες φωτοαποδόμησης ελάχιστα έχει επισημανθεί. Στην παρούσα εργασία εξετάζεται ο σχηματισμός προϊόντων που σχηματίζονται από τα μόρια εμπλουτισμού, όταν δείγματα PMMA διάφορων μοριακών βαρών (από 2,5kamu ως και 996kamu) και PS εμπλουτισμένα με αρύλια ιωδίου, ακτινοβολούνται με laser στα 248nm.Ο σχηματισμός των προϊόντων των αρυλίων ArH επιτυγχάνεται κατά τη θερμικά ενεργοποιημένη αφαίρεση ενός ατόμου υδρογόνου. Στην περίπτωση του NapI, το Nap2 σχηματίζεται μέσω της διάχυσης των Nap ελευθέρων ριζών. Επομένως, η κινητική σχηματισμού των NapH και Nap2 σχετίζεται με την άμεση καταγραφή της εξέλιξης της θερμοκρασίας και των αλλαγών του ιξώδους, αντίστοιχα, του πολυμερούς κατά την ακτινοβόληση με laser. Παρατηρείται ότι ο σχηματισμός των ArH προϊόντων ενισχύεται καθώς αυξάνεται το μοριακό βάρος του πολυμερούς, με την εξάρτηση να φτάνει σε ΄΄κορεσμό΄΄ στα ~70-100kamu. Ο μεγαλύτερος σχηματισμός ArH προϊόντων στα συστήματα μεγάλου μοριακού βάρους οφείλεται στο μεγαλύτερο ρυθμό και αντιδραστικότητα των ριζών των αρυλίων. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν ότι στα συστήματα μεγάλου μοριακού βάρους αναπτύσσονται υψηλότερες θερμοκρασίες. Οι επιφανειακές θερμοκρασίες στις αντίστοιχες τιμές κατωφλίου φωτοαποδόμησης εκτιμάται να είναι ~800 Κ για MW>120kamu έναντι ~600K για το PMMA με μοριακό βάρος 2,5kamu. Αντίθετα, η απόδοση Nap2 στην περίπτωση μεγάλου μοριακού βάρους είναι συγκρίσιμη με την αντίστοιχη για μικρό μοριακό βάρος, υποδεικνύοντας έτσι ένα συγκρίσιμο ιξώδες για τις δύο περιπτώσεις κατά την ακτινοβόληση με laser. Τα αποτελέσματα ερμηνεύονται ικανοποιητικά από το bulk φωτοθερμικό μοντέλο σύμφωνα με το οποίο η εκτίναξη απαιτεί τη διάσπαση ενός κρίσιμου αριθμού δεσμών. Συγκεκριμένα, για μικρά μοριακά βάρη, η αποσύνθεση σε μονομερή είναι περισσότερο αποδοτική, οι θερμοκρασίες που αναπτύσσονται είναι χαμηλότερες, όπως και η τιμή κατωφλίου φωτοαποδόμησης. Σε μεγαλύτερα μοριακά βάρη από την άλλη, λόγω του μεγαλύτερου αριθμού των δεσμών που πρέπει να σπάσουν, η τιμή κατωφλίου φωτοαποδόμησης μπορεί να επιτευχθεί σε μεγαλύτερες πυκνότητες ενέργειας και θερμοκρασίες

Επίδραση του μοριακού βάρους στη UV φωτοαποδόμηση πολυμερών και σχετικές εφαρμογές

The influence of molecular weight on the laser induced (ablation) processes was examined via the temporal observation of the products formed upon the photodissociation of iodo-aromatic compounds. It is found that higher temperatures are attained at the higher Mw systems upon irradiation at the excimer wavelengths. The dependence of the laser induced processes decrease significantly by increasing the polymer absorption coefficient. In addition, the experimental techniques are extended to the study of the laser induced modifications at the original painting surface upon laser removal of the over paintings. The latter is a crucial problem concerning the laser art restoration of modern paintings.Η επίδραση του μοριακού βάρους κατά τη φωτοαποδόμηση πολυμερών εξετάστηκε μέσω της παρακολούθησης της χρονικής εξέλιξης του σχηματισμού προϊόντων κατά τη φωτοδιάσπαση ιωδο-αρωματικών ενώσεων. Διαπιστώνεται ότι κατά τη φωτοαποδόμηση πολυμερών υψηλότερες θερμοκρασίες αναπτύσσονται στα συστήματα μεγάλου μοριακού βάρους. Η εξάρτηση των επαγόμενων από το laser διαδικασιών μειώνεται καθώς αυξάνεται ο συντελεστής απορρόφησης του πολυμερούς στο μήκος κύματος ακτινοβόλησης. Με τις ίδιες πειραματικές τεχνικές μελετήθηκε η έκταση των φωτοχημικών αλλαγών που επιφέρει η ακτινοβολία laser στην αυθεντική επιφάνεια ενός πίνακα κατά την απομάκρυνση επιζωγραφίσεων με τη χρήση laser. Αυτή η μελέτη είναι καθοριστική για τις εφαρμογές αποκατάστασης έργων μοντέρνας ζωγραφικής με τη χρήση laser

Design, Fabrication and Computational Characterization of a 3D Micro-Valve Built by Multi-Photon Polymerization

We report on the design, modeling and fabrication by multi-photon polymerization of a complex medical fluidic device. The physical dimensions of the built micro-valve prototype are compared to those of its computer-designed model. Important fabrication issues such as achieving high dimensional resolution and ability to control distortion due to shrinkage are presented and discussed. The operational performance of both multi-photon and CAD-created models under steady blood flow conditions was evaluated and compared through computational fluid dynamics analysis

Reconfigurable Intelligent Surface Optimal Placement in Millimeter-Wave Networks

This work discusses the optimal reconfigurable intelligent surface placement in highly-directional millimeter wave links. In particular, we present a novel system model that takes into account the relationship between the transmission beam footprint at the RIS plane and the RIS size. Subsequently, based on the model we derive the end-to-end expression of the received signal power and, furthermore, provide approximate closed-form expressions in the case that the RIS size is either much smaller or at least equal to the transmission beam footprint. Moreover, building upon the expressions, we derive the optimal RIS placement that maximizes the end-to-end signal-to-noise ratio. Finally, we substantiate the analytical findings by means of simulations, which reveal important trends regarding the optimal RIS placement according to the system parameters

Development of an Oriented Co-Culture System Using 3D Scaffolds Fabricated via Non-Linear Lithography

Damage in the Peripheral Nervous System (PNS) is related to numerous neurodegenerative diseases and has consequently drawn the attention of Tissue Engineering (TE), which is considered a promising alternative to already established methods such as surgery and autografts. TE focuses on the design, optimization, and use of scaffolds in vitro and in vivo. In this work, the authors used a novel scaffold geometry fabricated via Multiphoton Lithography (MPL), a commonly used fabrication method, for the mono- and co-cultures of glial Schwann (SW10) and neuronal Neuro-2a (N2a) cells. Both cell types have already been used for the study of various neurodegenerative diseases. However, their focus has been on only one of the cell types at a time, with studies regarding their co-culture only recently documented. Here, the suitability of the fabricated scaffolds has been explored and the effects of topography on SW10 and N2a behavior have been investigated. Our findings demonstrate that scaffold co-culture systems favor the presence of neurites compared to mono-cultures at 21 days (31.4 ± 5.5% and 15.4 ± 5.4%, respectively), while there is also a significant decrease in long neurites in the mono-culture over time (45.3 ± 15.9% at 7 days versus 15.4 ± 5.4% at 21 days). It has been shown that the scaffolds can successfully manipulate cell growth, elongation, and morphology, and these results can form a basis for the development of an experimental model for the study of PNS-related diseases and understanding of key cell functions such as myelination

Burr-like, Laser-Made 3D Microscaffolds for Tissue Spheroid Encagement

The modeling, fabrication, cell loading, and mechanical and in vitro biological testing of biomimetic, interlockable, laser-made, concentric 3D scaffolds are presented. The scaffolds are made by multiphoton polymerization of an organic–inorganic zirconium silicate. Their mechanical properties are theoretically modeled using finite elements analysis and experimentally measured using a MicrosquisherVR . They are subsequently loaded with preosteoblastic cells, which remain live after 24 and 72 h. The interlockable scaffolds have maintained their ability to fuse with tissue spheroids. This work represents a novel technological platform, enabling the rapid, laser-based, in situ 3D tissue biofabrication