Το 1945, ένα χειροποίητο ξύλινο αντίγραφο της Μεγάλης Σφραγίδας των Ηνωμένων Πολιτειών κρέμασε στην οικιστική μελέτη του Αμερικανού πρεσβευτή στη Σοβιετική Ένωση. Η λεπτομέρεια ήταν αξιοσημείωτη - κάθε φτερό πάνω στα φτερά του αετού ήταν ευκρινώς καθορισμένο, το ράμφος του καμπυλόταν ακριβώς έτσι. Αλλά αυτό δεν έκανε αυτό το κομμάτι εκπληκτικό.
σχετικό περιεχόμενο
- Γιατί οι ραδιοερασιτέχνες παρακολουθούν τον τυφώνα Harvey
- Φόρτιση μπροστά: το μέλλον των μπαταριών
- Χρόνια 10α γενέθλια, iPhone! Λοιπόν τι ακολουθεί?
Ήταν επίσης ένα σφάλμα.
Η σφραγίδα παρουσιάστηκε στον πρεσβευτή ως ειρηνική χειρονομία από αντιπροσωπεία του Οργανισμού Νέων Πρωτοπόρων της Σοβιετικής Ένωσης. Αλλά στο εσωτερικό του γελοίου έργου, ακριβώς κάτω από το ράμφος του πουλιού, ήταν μια συσκευή ακρόασης. Δεν είχε μπαταρία ή ενεργά ηλεκτρονικά, καθιστώντας την πρακτικά μη ανιχνεύσιμη. Πράγματι, δεν βρέθηκε για επτά χρόνια.
Τώρα, μια ομάδα ερευνητών στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σιάτλ εκμεταλλεύονται και πάλι την ίδια τεχνολογία για μια εξίσου εκπληκτική αλλά λιγότερο συγκεκαλυμμένη λειτουργία: κινητά τηλέφωνα χωρίς μπαταρία.
Αν και είναι απίθανο η σχεδίαση να αντικαταστήσει ποτέ τα έξυπνα τηλέφωνα μας, η τεχνολογία έχει την υπόσχεση να βοηθήσει σε ένα τσίμπημα. "Ας υποθέσουμε ότι είστε έσπαστοι κάπου και το τηλέφωνό σας δεν λειτουργεί σωστά", λέει ο Vamsi Talla, ο οποίος εργάστηκε στο έργο ενώ ήταν ερευνητικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον. "Θα μπορούσατε ακόμα να κάνετε μια κλήση 911, η οποία θα μπορούσε να είναι ένα lifesaver."
Με ένα κανονικό κινητό τηλέφωνο, υπάρχουν δύο πράγματα που καταναλώνουν πολλή δύναμη, λέει ο Talla. Αρχικά, το τηλέφωνό σας πρέπει να μετατρέπει τη φωνή σας (αναλογικό σήμα) σε ψηφιακό σήμα. Δεύτερον, μεταδίδει το σήμα αυτό με τη μορφή ραδιοσυχνοτήτων σε έναν πύργο.
Έτσι, η ομάδα απομάκρυνε αυτά τα εξαρτήματα από το επανασχεδιασμένο τηλέφωνό τους. Αντίθετα, χρησιμοποίησαν τις βασικές αρχές της τεχνολογίας της εποχής της σοβιετικής εποχής για να επαναλάβουν τη λειτουργία της συσκευής.
Στην περίπτωση του Bug Great Seal, οι φωνές μέσα στο δωμάτιο προκάλεσαν ένα μικρό διάφραγμα κρυμμένο στη δομή να δονείται και να αλλάζει τον συντονισμό της εσωτερικής κοιλότητας. Για να ακούσει κανείς, πρόθυμοι σοβιετικοί πράκτορες στο δρόμο θα πρέπει απλώς να επικεντρώσουν τη σωστή συχνότητα των ραδιοκυμάτων στην κατεύθυνση της σφραγίδας, η οποία ενεργοποίησε μια κεραία μέσα στο σφάλμα. Τότε θα μπορούσαν να συλλέξουν τις αντανακλάσεις που αναπήδησαν πίσω-γνωστές και ως backscatter.
Στην περίπτωση του τηλεφώνου χωρίς μπαταρίες, εκπέμπεται συνεχώς ένα ραδιοφωνικό σήμα από έναν απομακρυσμένο σταθμό βάσης. Όταν ένα άτομο μιλάει στη συσκευή, αυτές οι συχνότητες αντανακλώνται πίσω στο σταθμό βάσης. Στη συνέχεια, είναι έργο του σταθμού βάσης να συνδεθεί στο κυψελοειδές δίκτυο και να μεταδώσει την κλήση.
"Δεν μπορείτε να σπάσετε τους νόμους της φυσικής", λέει ο Talla. "Αν κάτι πρέπει να κάνει πολλή δουλειά, τότε χρειάζεται πολλή δύναμη." Έτσι, αντί να κάνει το τηλέφωνο το μεγαλύτερο μέρος του έργου, ο σταθμός βάσης γίνεται ένας σταθμός επικοινωνίας. Το ίδιο το τηλέφωνο καταναλώνει μόνο λίγα microwatts ενέργειας, συλλέγοντας την ενέργειά του είτε από τα ραδιοκύματα του περιβάλλοντος είτε από το φως. Για ηλιακή ενέργεια, η συσκευή χρησιμοποιεί μια μικροσκοπική φωτοδίοδο (τετράγωνο 1 εκ.).
Προς το παρόν, το σύστημα είναι αρκετά στοιχειώδες - κατασκευασμένο εντελώς με εξαρτήματα εκτός του ράφι. Ο χρήστης φοράει ακουστικά για να ακούσει την κλήση. Δεν έχει οθόνη και μοιάζει σαν ένα κομπιούτερ υπολογιστή με ένα αριθμητικό πληκτρολόγιο ευαίσθητο στην αφή. Είναι επίσης περισσότερο σαν φορητό ραδιοτηλέφωνο παρά τηλέφωνο, λέει ο Talla. "Μπορείτε να μιλάτε ή να λαμβάνετε σε ένα μόνο χρονικό σημείο." Για να μιλήσετε, ο χρήστης πιέζει ένα κουμπί και μιλάει στο gadget.
Για αυτά τα πρώιμα πρωτότυπα, τα οποία οι ερευνητές έχουν υποβάλει αίτηση για δίπλωμα ευρεσιτεχνίας, η ποιότητα ήχου δεν είναι μεγάλη και ο χρήστης πρέπει να βρίσκεται σε απόσταση 50 ποδιών από το σταθμό βάσης για να λειτουργήσει το τηλέφωνο. Αν και οι ερευνητές ελπίζουν να βελτιώσουν την εμβέλεια, το τηλέφωνο πιθανότατα δεν είναι κάτι που οι άνθρωποι σε απομακρυσμένες τοποθεσίες θα μπορέσουν εύκολα να στραφούν σε περίπτωση εμφάνισης προβλημάτων.
"Συνολικά, αυτό που κάνουν είναι πολύ ενδιαφέρον και επιδιώκουν ένα στόχο που όλοι θα αγαπούν και θα σκοτώνουν" λέει ο David Blaauw, ηλεκτρολόγος μηχανικός του οποίου η έρευνα στο Πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν τονίζει το σχεδιασμό χαμηλής ισχύος. "Είναι μια πολύ καλή εφαρμογή και είναι ένα πολύ πλήρες σύστημα που δείχνουν, αλλά υπάρχουν ορισμένα θέματα που φαίνονται να είναι κάπως θεμελιώδη για το σχεδιασμό".
Για ένα, λέει ο Blaauw, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, το φάσμα του τηλεφώνου θα είναι δύσκολο να κλιμακωθεί, επειδή η ένταση του σήματος υποβαθμίζεται έντονα από απόσταση. Και χρησιμοποιώντας το backscattering, το σήμα πρέπει να ταξιδέψει αρκετά μακριά. "Το σήμα πρέπει να πάει από το σταθμό βάσης στο κινητό τηλέφωνο και στη συνέχεια να αντανακλάται παθητικά και στη συνέχεια να ταξιδέψει πίσω στο σταθμό βάσης", λέει. "Γι 'αυτό παίρνουν δεκάδες μέτρα, όχι εκατοντάδες μέτρα ή χιλιόμετρα, κάτι που συμβαίνει με τα μοντέρνα κινητά τηλέφωνα". Στην πραγματικότητα, οι ειδικοί στον τομέα των τηλεπικοινωνιών λένε ότι ένα σύγχρονο κινητό τηλέφωνο μπορεί να συνδεθεί με έναν πύργο που απέχει περισσότερο από 20 μίλια.
Το άλλο θέμα, λέει ο Blaauw, θα μπορούσε να είναι παρέμβαση. Δεδομένου ότι ο σταθμός βάσης λειτουργεί για να επισημάνει τη μικρή αλλαγή στα ραδιοκύματα που παριστάνονται παθητικά, πολλά τηλέφωνα που λειτουργούν ταυτόχρονα θα μπορούσαν να προκαλέσουν την επιλογή του σωστού σήματος σε όλο το θόρυβο. Αλλά η Talla λέει ότι εργάζονται για να λύσουν αυτό το ζήτημα σε μελλοντικά πρωτότυπα, χρησιμοποιώντας το σταθμό βάσης για πρόσθετη επεξεργασία και φιλτράρισμα.
Η ομάδα συνεχίζει τις εργασίες της στο τηλέφωνο χωρίς μπαταρίες σε συνεργασία με την Jeeva Wireless, μια εταιρεία spin-off από την έρευνα του εργαστηρίου, που επικεντρώθηκε στην εμπορία Wi-Fi εξαιρετικά χαμηλής ισχύος. Ο Τάλλα, που είναι σήμερα ο ΚΟΤ της Jeeva, λέει ότι σχεδιάζει να ενσωματώσει μια φωτογραφική μηχανή για εικόνες και δυνατότητες γραφής χρησιμοποιώντας μια οθόνη E-ink - την ίδια τεχνολογία που παρατηρείται σήμερα στο Kindle και σε άλλους E-readers. Ένα άλλο πιθανό μέλλον για το gadget θα ήταν να ενσωματωθεί σε ένα κανονικό έξυπνο τηλέφωνο, λέει ο Talla. Με αυτόν τον τρόπο, εάν η μπαταρία πεθάνει, ο χρήστης θα μπορούσε ακόμα να πραγματοποιήσει κλήσεις έκτακτης ανάγκης. Είτε έτσι είτε αλλιώς, ελπίζουν να βελτιώσουν την ποιότητα των κλήσεων αναπτύσσοντας ένα μικρόφωνο ειδικά σχεδιασμένο για backscatter.
Σύμφωνα με την Talla, η συσκευή έχει ένα λαμπρό μέλλον με τεχνολογίες επόμενης γενιάς. "Μια επιλογή 5G θα έκανε την τεχνολογία μας πιο πρακτική", λέει. Με την 5G, οι εταιρείες σχεδιάζουν να μεταφέρουν τους κυψελωτούς σταθμούς βάσης πολύ πιο κοντά μεταξύ τους για να επιτρέψουν υψηλότερα ποσοστά δεδομένων. Για το κινητό τηλέφωνο χωρίς μπαταρίες, η μετάβαση σε στενούς κυψελοειδείς πύργους θα αυξήσει την κάλυψη, ιδιαίτερα σε αστικά περιβάλλοντα.
Αν και η ιδέα είναι μια ενδιαφέρουσα, θα είναι πολύς χρόνος πριν τα κινητά τηλέφωνα χωρίς μπαταρία να το κάνουν στην αγορά. Προς το παρόν, τουλάχιστον, θα πρέπει να διατηρήσετε το πρόσθετο καλώδιο φόρτισης στο χέρι.
