В 1945 году в резиденции посла США в Советском Союзе была повешена вырезанная вручную деревянная копия Большой печати Соединенных Штатов. Детали были поразительны - каждое перо на крыльях орла деликатно очерчено, клюв изогнут именно так. Но это не то, что сделало этот кусочек поразительным.
Связанный контент
- Почему радиолюбители смотрят ураган Харви
- Зарядка впереди: будущее батарей
- С 10-м Днём Рождения, iPhone! Ну и что дальше?
Это была также ошибка.
Печать была вручена послу в качестве мирного жеста делегацией пионерской организации Советского Союза. Но в хитросплетении, под птичьим клювом, было спрятано устройство для прослушивания. У него не было батареи или активной электроники, что делало его практически необнаружимым. Действительно, он не был найден в течение семи лет.
Теперь команда исследователей из Вашингтонского университета в Сиэтле вновь использует аналогичную технологию для столь же поразительной, но менее скрытой операции: сотовых телефонов без батареи.
Хотя вряд ли дизайн когда-нибудь заменит наши энергоемкие смартфоны, технология обещает помочь в крайнем случае. «Допустим, вы где-то застряли, и в вашем телефоне разрядился аккумулятор», - говорит Вамси Талла, который работал над проектом, когда работал научным сотрудником в Вашингтонском университете. «Вы все еще можете сделать звонок 911, который может быть спасителем».
Талла говорит, что с обычным сотовым телефоном есть две вещи, которые потребляют много энергии. Во-первых, ваш телефон должен преобразовать ваш голос (аналоговый сигнал) в цифровой сигнал. Во-вторых, он передает этот сигнал в виде радиочастот на вышку.
Таким образом, команда сняла эти компоненты с их переработанного телефона. Вместо этого они использовали основные принципы технологии советских времен, чтобы переделать работу устройства.
В случае с «Большой ошибкой печати», голоса внутри комнаты вызвали небольшую диафрагму, спрятанную в конструкции, чтобы вибрировать и изменить резонанс внутренней полости. Чтобы слушать, нетерпеливым советским агентам на улице нужно было просто сфокусировать правильную частоту радиоволн в направлении печати, которая активировала антенну внутри жука. Затем они могли собирать отраженные отраженные отражения, также известные как обратное рассеяние.
В случае телефона без батареи, радиосигнал постоянно излучается с удаленной базовой станции. Когда человек говорит в устройство, эти частоты отражаются обратно на базовую станцию. Тогда задачей базовой станции является подключение к сотовой сети и передача вызова.
«Вы не можете нарушать законы физики», - говорит Талла. «Если что-то должно выполнять большую работу, тогда ему нужно много энергии». Поэтому вместо того, чтобы телефон выполнял большую часть работы, базовая станция становится центром связи. Сам телефон потребляет всего несколько микроватт энергии, собирая энергию либо от окружающих радиоволн, либо от света. Для солнечной энергии устройство использует крошечный (1 см квадратный) фотодиод.
На данный момент система довольно проста - она построена полностью из готовых компонентов. Пользователь носит наушники, чтобы прослушать звонок. Он не имеет экрана и выглядит как компьютерная плата с сенсорной цифровой панелью. Талла говорит, что это больше похоже на рацию, чем на телефон. «Вы можете говорить или получать в один момент времени». Чтобы говорить, пользователь нажимает кнопку и говорит в гаджет.
Для этих ранних прототипов, на которые исследователи подали заявку на патент, качество звука не очень хорошее, и пользователь должен находиться в пределах 50 футов от базовой станции, чтобы телефон мог работать. Хотя исследователи надеются улучшить диапазон, телефон, скорее всего, не тот, к которому люди в отдаленных местах смогут легко обратиться, если возникнут проблемы.
«В целом то, что они делают, очень интересно, и они преследуют цель, за которую все будут любить и убивать», - говорит Дэвид Бло, инженер-электрик, чьи исследования в Мичиганском университете подчеркивают конструкцию с низким энергопотреблением. «Это очень хорошая реализация, и это очень полная система, которую они демонстрируют, но есть некоторые проблемы, которые кажутся несколько фундаментальными для дизайна».
Во-первых, говорит Блау, который не принимал участия в исследовании, радиус действия телефона будет трудно увеличить, поскольку уровень сигнала сильно уменьшается с расстоянием. И используя обратное рассеяние, сигнал должен путешествовать довольно далеко. «Сигнал должен идти от базовой станции к сотовому телефону, затем пассивно отражаться и затем возвращаться на базовую станцию», - говорит он. «Именно поэтому они получают десятки метров, а не сотни метров или километров, как это делают современные сотовые телефоны». Фактически, эксперты в области телекоммуникаций говорят, что современный сотовый телефон может подключаться к вышке на расстоянии более 20 миль.
Другой проблемой, говорит Бло, может быть вмешательство. Поскольку базовая станция работает над обнаружением небольшого изменения в пассивно отраженных радиоволнах, одновременное использование нескольких телефонов может затруднить выбор правильного сигнала во всех помехах. Но Талла говорит, что они работают над решением этой проблемы в будущих прототипах, используя базовую станцию для дополнительной обработки и фильтрации.
Команда продолжает работу над телефоном без батареи в сотрудничестве с Jeeva Wireless, дочерней компанией, которая занимается исследованиями лаборатории, направленными на коммерциализацию Wi-Fi со сверхнизким энергопотреблением. Талла, в настоящее время технический директор Jeeva, говорит, что они планируют включить камеру для фотографий и текстовых сообщений, используя экран E-ink - ту же технологию, которая в настоящее время используется в Kindle и других электронных книгах. Талла говорит, что еще одно возможное будущее для гаджета - включить его в обычный смартфон. Таким образом, если аккумулятор разрядится, пользователь все равно сможет совершать экстренные вызовы. В любом случае, они надеются улучшить качество звонков, разработав микрофон, специально разработанный для обратного рассеяния.
По словам Таллы, у устройства блестящее будущее с технологиями следующего поколения. «Выбор 5G сделает нашу технологию более практичной», - говорит он. С 5G компании планируют перемещать базовые станции сотовой связи гораздо ближе друг к другу, чтобы обеспечить более высокие скорости передачи данных. Для мобильного телефона без батареи переход к более близким сотовым вышкам увеличил бы покрытие, особенно в городских условиях.
Хотя идея является интригующей, пройдет много времени, прежде чем мобильные телефоны без батареи появятся на рынке. Пока, по крайней мере, вам все равно придется держать этот дополнительный зарядный кабель под рукой.
