W 1945 r. Ręcznie rzeźbiona drewniana kopia Wielkiej Pieczęci Stanów Zjednoczonych została zawieszona w studium mieszkaniowym ambasadora USA w Związku Radzieckim. Detale były niezwykłe - każde pióro na skrzydłach orła było delikatnie zdefiniowane, a dziób tak wygięty. Ale to nie sprawiło, że utwór był zdumiewający.
powiązana zawartość
- Dlaczego amatorzy radiowi oglądają huragan Harvey
- Ładowanie z wyprzedzeniem: przyszłość akumulatorów
- Wszystkiego najlepszego z okazji 10. urodzin, iPhone! Więc, co dalej?
To był także błąd.
Pieczęć została przekazana ambasadorowi jako pokojowy gest delegacji Młodej Pionierskiej Organizacji Związku Radzieckiego. Ale w pomysłowym dziele, tuż pod ptasim dziobem, tkwiło urządzenie nasłuchujące. Nie miał baterii ani aktywnej elektroniki, co czyni go praktycznie niewykrywalnym. Rzeczywiście nie znaleziono go przez siedem lat.
Teraz zespół naukowców z University of Washington w Seattle po raz kolejny wykorzystuje podobną technologię do równie zdumiewającej, ale mniej ukrytej operacji: telefony komórkowe bez baterii.
Choć jest mało prawdopodobne, że projekt kiedykolwiek zastąpi nasze energochłonne smartfony, technologia ma szansę pomóc w szczypaniu. „Załóżmy, że gdzieś utknąłeś i telefon ma wyczerpaną baterię” - mówi Vamsi Talla, który pracował nad projektem, gdy był pracownikiem naukowym na University of Washington. „Nadal możesz zadzwonić pod numer 911, co może uratować życie”.
Talla mówi, że w przypadku zwykłego telefonu komórkowego dwie rzeczy zużywają dużo energii. Najpierw telefon musi przekonwertować głos (sygnał analogowy) na sygnał cyfrowy. Po drugie, przekazuje ten sygnał w postaci częstotliwości radiowych do wieży.
Zespół usunął te elementy z przeprojektowanego telefonu. Zamiast tego wykorzystali podstawowe zasady technologii z czasów radzieckich, aby przerobić funkcjonowanie urządzenia.
W przypadku robaka z wielką pieczęcią głosy w pomieszczeniu spowodowały wibrację małej przepony ukrytej w konstrukcji i zmianę rezonansu wnęki wewnętrznej. Aby nasłuchiwać, chętni sowieccy agenci na ulicy musieliby tylko skupić odpowiednią częstotliwość fal radiowych w kierunku pieczęci, co uruchomiło antenę wewnątrz robaka. Następnie mogliby zebrać odbite odbicia - znane również jako rozproszenie wsteczne.
W przypadku telefonu bez baterii sygnał radiowy jest stale emitowany ze zdalnej stacji bazowej. Gdy osoba mówi do urządzenia, częstotliwości te odbijają się z powrotem do stacji bazowej. Do stacji bazowej należy następnie połączenie z siecią komórkową i przekazanie połączenia.
„Nie możesz łamać praw fizyki” - mówi Talla. „Jeśli coś wymaga dużo pracy, to wymaga dużej mocy.” Zamiast więc większość pracy wykonuje telefon, stacja bazowa staje się potęgą komunikacyjną. Sam telefon zużywa zaledwie kilka mikrowatów energii, zbierając energię z fal radiowych lub światła otoczenia. Do zasilania energią słoneczną urządzenie wykorzystuje małą fotodiodę (kwadrat 1 cm).
Na razie system jest dość szczątkowy - zbudowany całkowicie z gotowych komponentów. Użytkownik nosi słuchawki, aby nasłuchiwać połączenia. Nie ma ekranu i wygląda trochę jak tablica komputerowa z dotykową klawiaturą numeryczną. Talla uważa, że jest to bardziej krótkofalówka niż telefon. „Możesz rozmawiać lub odbierać w jednym momencie.” Aby rozmawiać, użytkownik naciska przycisk i mówi do gadżetu.
W przypadku tych wczesnych prototypów, na które badacze złożyli wniosek o patent, jakość dźwięku nie jest świetna i użytkownik musi znajdować się w odległości 50 stóp od stacji bazowej, aby telefon mógł działać. Chociaż naukowcy mają nadzieję na zwiększenie zasięgu, telefon prawdopodobnie nie jest czymś, do czego ludzie w odległych lokalizacjach będą mogli łatwo się zwrócić, jeśli pojawią się problemy.
„Ogólnie rzecz biorąc, to, co robią, jest bardzo interesujące i dążą do celu, za który wszyscy chcieliby kochać i zabijać”, mówi David Blaauw, inżynier elektryk, którego badania na University of Michigan kładą nacisk na konstrukcję o niskiej mocy. „To bardzo ładne wdrożenie i bardzo kompletny system, który demonstrują, ale są pewne problemy, które wydają się być nieco fundamentalne w projekcie”.
Po pierwsze, mówi Blaauw, który nie był zaangażowany w badania, zasięg telefonu będzie trudny do powiększenia, ponieważ siła sygnału silnie maleje wraz z odległością. I stosując rozproszenie wsteczne, sygnał musi dotrzeć dość daleko. „Sygnał musi być przesyłany ze stacji bazowej do telefonu komórkowego, a następnie biernie odbijany, a następnie wracać do stacji bazowej” - mówi. „Dlatego dostają dziesiątki metrów, a nie setki metrów lub kilometrów, a to właśnie uzyskują nowoczesne telefony komórkowe.” W rzeczywistości eksperci telekomunikacyjni twierdzą, że nowoczesny telefon komórkowy można podłączyć do wieży oddalonej o ponad 20 mil.
Inną kwestią, mówi Blaauw, może być interferencja. Ponieważ stacja bazowa pracuje nad wykryciem niewielkiej zmiany w pasywnie odbijanych falach radiowych, wiele telefonów pracujących jednocześnie może utrudnić wybór prawidłowego sygnału w całym hałasie. Ale Talla mówi, że pracują nad rozwiązaniem tego problemu w przyszłych prototypach, wykorzystując stację bazową do dodatkowego przetwarzania i filtrowania.
Zespół kontynuuje prace nad telefonem bez baterii we współpracy z Jeeva Wireless, firmą wydzieloną z badań laboratoryjnych skupionych na komercjalizacji Wi-Fi o bardzo niskim poborze mocy. Talla, obecnie dyrektor ds. Technicznych Jeeva, mówi, że planuje wprowadzić aparat do obsługi zdjęć i wiadomości tekstowych za pomocą ekranu z atramentem elektronicznym - tej samej technologii, którą obecnie można zobaczyć w Kindle i innych czytnikach. Inną możliwą przyszłością tego gadżetu byłoby włączenie go do zwykłego smartfona, mówi Talla. W ten sposób, jeśli bateria wyczerpie się, użytkownik nadal będzie mógł wykonywać połączenia alarmowe. Tak czy inaczej, chcą poprawić jakość połączeń, opracowując mikrofon specjalnie zaprojektowany do rozproszenia wstecznego.
Według Talli urządzenie ma świetlaną przyszłość dzięki technologiom nowej generacji. „Opcja 5G uczyniłaby naszą technologię bardziej praktyczną”, mówi. Dzięki 5G firmy planują przenieść stacje bazowe telefonów komórkowych znacznie bliżej siebie, aby umożliwić wyższe prędkości transmisji danych. W przypadku telefonu komórkowego bez baterii przejście na bliższe wieże komórkowe zwiększyłoby zasięg, szczególnie w środowisku miejskim.
Choć pomysł jest intrygujący, minie dużo czasu, zanim telefony komórkowe bez baterii pojawią się na rynku. Na razie przynajmniej będziesz musiał trzymać dodatkowy kabel ładujący pod ręką.
