该手机无需电池即可拨打电话。

July 4, 2017 15:38

如果成为现实,这项新技术的实际应用几乎是无限的。但要实现这一目标,华盛顿大学的研究团队在将该产品商业化之前还有很长的路要走。

“你好,你好,我用一部没电池的手机打来电话。”这是瓦姆西·塔拉在美国西雅图华盛顿大学一个繁忙的实验室里发来的信息。人们听到塔拉的问候语是从附近的一部安卓手机传来的。这堪称革命性的,因为塔拉用来拨打上述电话的手机根本没电池。

据《连线》杂志报道,下面这款原型手机(不含电池)是塔拉多年研究的最佳成果,塔拉目前是约书亚·史密斯(华盛顿大学计算机科学和电气工程研究员)实验室的研究助理。

“如果让你选择一款不用电池的设备,你会选什么?”史密斯问道,并补充道:“手机是世界上最有用的东西之一。想象一下,如果你的手机没电了,但你仍然可以发短信和打电话,那该有多棒。”

新的愿景迫使我们重新思考当前手机的工作原理。为了实现无电池运行,手机必须从周围环境中获取一些能量。

环境光可以通过太阳能电池板或光电二极管转化为电能。电视和Wi-Fi信号的射频可以通过天线转化为能量。

采用两种技术的混合系统可以产生约几十μW(微瓦)的功率。问题是,传统手机通话时的功耗要高得多,约为800mW(毫瓦)。

Nguyên mẫu chiếc điện thoại có thể thực hiện cuộc gọi không cần dùng đến pin.
无需使用电池即可拨打电话的原型手机。

团队首先要解决的问题是通信问题。史密斯的实验室开发了一种名为“反向散射”的技术,该技术允许设备通过反射无线电波进行通信,就像受伤的徒步旅行者利用镜子和阳光发出求救信号一样。

史密斯还开发了一个名为 Jeeva Wireless 的解决方案,并将他所谓的“被动 Wi-Fi”技术商业化——该技术利用数字“反向散射”技术,用于超低功耗 Wi-Fi 设备。然而,即使是低功耗的“被动 Wi-Fi”也不足以满足他的团队所追求的手机需求。

“将人类语音从模拟转换为数字会消耗大量电量,”塔拉说道。“如果能使用模拟技术进行通信,那将非常节能。”因此,尽管手机使用数字信号拨号,但通话的“反向散射”过程使用的是模拟信号。

在利用模拟信号开发“反向散射”技术的过程中,史密斯意识到自己正在重塑冷战时期使用的间谍技术。1945年,苏联向美国驻莫斯科大使赠送了一份美国国玺形状的礼物。里面装着一个窃听装置,由精确频率的无线电波激活,并由这些无线电波的能量提供动力。

“我父亲是冷战时期的一名间谍,所以我小时候就听说过有关‘大印章’的故事,”史密斯说道,“我很好奇是否可以使用软件来控制模拟‘背散射’技术的运行,将这个曾经看似深奥的奇特事物(只有读过间谍故事的人才能知道)变成每个人都可以使用的东西。”

就像战争中使用的窃听器一样,正在研究的手机的一些关键部件被放置在很远的地方以节省电量。附近的基站有电路可以转换并连接到数字蜂窝网络,目前是通过Skype连接。

原型基站使用未经授权的频率,因此只能进行低功率传输。由于手机根据接收到的信号消耗功率,基站目前距离手机仅约 15 米。

要将这款手机商业化,需要在家用Wi-Fi路由器或传统基站内部构建一个交换电路系统。“传统基站的信号强度是它的一百倍,可以将(手机和基站之间的)距离延长至1公里,”塔拉说道。

要实现这一目标还有很长的路要走。我们测试的这款手机只有几个基本的触摸按钮,唯一的“显示屏”是一个微小的红色LED灯,按下按键时会亮起。更大的触摸屏需要大约400毫瓦的功耗——这大约是塔拉现在手中这款手机功耗的10万倍。

最重要的是,打电话仍然相当困难。你必须按下按钮才能在对讲机的接听和通话之间切换,而且在静电干扰下打电话几乎是不可能的。

Talla 承诺将提供更佳的通话质量和新一代电子墨水显示屏,并可能添加自拍摄像头。Smith 表示,团队从外部采购了原型机的零部件,但它们比普通手机便宜得多,如果实现工业规模生产,成本还会更低。最棒的是,你再也不用担心把充电器忘在家里了!

据越南媒体报道

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