V roce 1945 byla v rezidenční studii velvyslance USA v Sovětském svazu zavěšena ručně vyřezávaná dřevěná kopie Velké pečeti Spojených států. Detaily byly pozoruhodné - každé peří na křídlech orla bylo jemně definováno, jeho zobák byl stejně zakřivený. Ale to nebylo to, co dělalo kus ohromující.
Související obsah
- Proč amatérští rozhlasoví operátoři sledují hurikán Harvey
- Nabíjení napřed: Budoucnost baterií
- Všechno nejlepší k narozeninám, iPhone! Takže co bude dál?
Byla to také chyba.
Pečeť byla představena velvyslanci jako mírové gesto delegací Organizace mladých průkopníků Sovětského svazu. Ale zasunuté do uměleckého díla, těsně pod ptačí zobákem, bylo poslouchací zařízení. Neměl žádnou baterii ani aktivní elektroniku, takže byl prakticky nezjistitelný. Opravdu to nebylo nalezeno sedm let.
Nyní tým vědců z University of Washington ve Seattlu opět využívá podobnou technologii pro stejně ohromující, ale méně skrytý provoz: bezbateriové mobilní telefony.
I když je nepravděpodobné, že by design někdy nahradil naše chytré chytré telefony s hladovým výkonem, technologie má slib pomoci v špetce. "Řekněme, že jste někde uvízli a v telefonu se vybíjí baterie, " říká Vamsi Talla, který na projektu pracoval, zatímco byl výzkumným spolupracovníkem na Washingtonské univerzitě. "Stále byste mohli volat 911, což by mohl být zachránce."
S běžným mobilním telefonem existují dvě věci, které spotřebovávají hodně energie, říká Talla. Nejprve musí váš telefon převést váš hlas (analogový signál) na digitální signál. Za druhé, přenáší tento signál ve formě rádiových frekvencí do věže.
Tým odstranil tyto komponenty z jejich přepracovaného telefonu. Místo toho použili základní principy sovětské technologie k přepracování fungování zařízení.
V případě chyby Velké pečeti způsobily hlasy v místnosti malou membránu skrytou ve struktuře, která vibrovala a změnila rezonanci vnitřní dutiny. Chcete-li naslouchat, dychtiví sovětští agenti na ulici by jen potřebovali zaměřit správnou frekvenci rádiových vln ve směru těsnění, které aktivovalo anténu uvnitř chyby. Pak mohli shromáždit odrazy odrazené zpět - známé také jako zpětný rozptyl.
V případě telefonu bez baterií je ze vzdálené základnové stanice neustále vysílán rádiový signál. Když osoba mluví do zařízení, tyto frekvence se odrazí zpět do základní stanice. Úkolem základnové stanice je pak připojení k celulární síti a přenos hovoru.
"Nemůžete porušit fyzikální zákony, " říká Talla. "Pokud má něco dělat hodně práce, pak potřebuje hodně energie." Takže místo toho, aby telefon většinu práce vykonával, se základnová stanice stává komunikačním domem. Telefon sám spotřebovává jen několik mikrostat energie, přičemž získává energii buď z okolních rádiových vln nebo světla. Pro sluneční energii používá zařízení malou fotodiodu (1 cm2).
Prozatím je tento systém docela rudimentární - postavený kompletně s běžnými komponenty. Uživatel má k poslechu sluchátka sluchátka. Nemá žádnou obrazovku a vypadá trochu jako počítačová deska s dotykovým číselným polštářkem. Je to spíš jako vysílačka než telefon, říká Talla. „Můžete mluvit nebo přijímat v jednom okamžiku.“ Chcete-li mluvit, uživatel stiskne tlačítko a promluví do miniaplikace.
U těchto prvních prototypů, na které vědci požádali o patent, není kvalita zvuku dobrá a uživatel musí být v dosahu 50 stop od základnové stanice, aby telefon fungoval. Ačkoli vědci doufají, že to vylepší, telefon pravděpodobně nebude něčím, na co se lidé ve vzdálených lokalitách budou moci snadno obrátit, pokud narazí na potíže.
"Celkově to, co dělají, je velmi zajímavé a sledují cíl, za který by se všichni rádi a zabili, " říká David Blaauw, elektrotechnik, jehož výzkum na Michiganské univerzitě zdůrazňuje nízkou spotřebu energie. "Je to velmi pěkná implementace a je to velmi kompletní systém, který demonstrují, ale existují určité problémy, které se zdají být pro design poněkud zásadní."
Za prvé, říká Blaauw, který se nezúčastnil výzkumu, dosah telefonu se bude jen těžko rozšiřovat, protože síla signálu se vzdáleností silně klesá. A pomocí zpětného rozptylu musí signál cestovat docela daleko. "Signál musí jít od základny k mobilnímu telefonu a pak se pasivně odrazit a pak cestovat zpět do základní stanice, " říká. "Proto dostávají desítky metrů, ne stovky metrů nebo kilometrů, což je to, co moderní mobilní telefony dostávají." Ve skutečnosti telekomunikační experti tvrdí, že moderní mobilní telefon se může připojit k věži vzdálené více než 20 mil.
Dalším problémem, říká Blaauw, může být rušení. Protože základnová stanice pracuje na zachycení malé změny v pasivně odrazených rádiových vlnách, mohlo by pro několik současně pracujících telefonů být obtížné vybrat správný signál ve všech šumech. Talla však říká, že se snaží tuto otázku vyřešit v budoucích prototypech pomocí základní stanice pro další zpracování a filtrování.
Tým pokračuje ve své práci na telefonu bez baterií ve spolupráci s Jeeva Wireless, spin-off společností z výzkumu laboratoře zaměřenou na komercializaci ultra-nízkoenergetických Wi-Fi. Talla, v současné době CTO v Jeevě, říká, že plánuje zabudovat fotoaparát pro obrázky a posílání textových zpráv pomocí obrazovky s inkoustem E - stejnou technologii, jakou v současnosti vidí Kindle a další čtečky E. Další možnou budoucností gadgetu by bylo začlenit jej do běžného chytrého telefonu, říká Talla. Pokud tedy baterie zemře, mohl by uživatel stále provádět tísňová volání. Ať tak či onak, doufají, že zlepší kvalitu hovorů vyvinutím mikrofonu speciálně navrženého pro zpětný rozptyl.
Podle Tally má zařízení světlou budoucnost díky technologiím nové generace. "Možnost 5G by zvýšila naši praktičnost, " říká. S 5G plánují společnosti přesunout celulární základnové stanice mnohem blíže k sobě, aby umožnily vyšší rychlost přenosu dat. U mobilního telefonu bez baterie by přechod na bližší celulární věže zvýšil pokrytí, zejména v městském prostředí.
Přestože je tento nápad zajímavý, bude dlouho trvat, než se na trh objeví mobilní telefony bez baterií. Aspoň prozatím budete muset mít tento další nabíjecí kabel stále po ruce.
