Vuonna 1945 Yhdysvaltain Neuvostoliiton-suurlähettilään asuintutkimukseen ripustettiin käsin veistetty puinen kopio Yhdysvaltojen suuresta sinetistä. Yksityiskohta oli merkittävä - jokainen kotkan siipien höyhenen määritelty, nokka kaareva juuri niin. Mutta tämä ei ollut mikä teki teosta hämmästyttävän.
Asiaan liittyvä sisältö
- Miksi radioamatöörioperaattorit katsovat hurrikaania Harvey
- Lataus edessä: paristojen tulevaisuus
- Hyvää 10. syntymäpäivää, iPhone! Mitä seuraavaksi?
Se oli myös vika.
Neuvostoliiton Nuorten Pioneerjärjestöjen edustajat lähettivät sinetin suurlähettiläälle rauhanomaisena eleenä. Mutta taiteellisen työn sisällä, juuri linnun nokan alla, oli kuuntelulaite. Siinä ei ollut paristoa tai aktiivista elektroniikkaa, joten se oli käytännössä huomaamaton. Itse asiassa sitä ei löytynyt seitsemän vuoden ajan.
Nyt tutkijaryhmä Seattlessa sijaitsevassa Washingtonin yliopistossa käyttää jälleen samanlaista tekniikkaa yhtä hämmästyttävään, mutta vähemmän peiteltyyn toimintaan: akuton matkapuhelin.
Vaikka on epätodennäköistä, että suunnittelu korvaa koskaan energiaa tarvitsevat älypuhelimet, tekniikan lupaus auttaa olemaan hyppysellinen. "Oletetaan, että olet joutunut jonnekin ja puhelimellasi loppuu akku", sanoo Vamsi Talla, joka työskenteli projektissa ollessaan tutkimusapulainen Washingtonin yliopistossa. "Voit silti soittaa 911-puhelun, joka voi olla pelastaja."
Tavallisessa matkapuhelimessa on kaksi asiaa, jotka kuluttavat paljon virtaa, Talla sanoo. Ensinnäkin, puhelimesi on muutettava äänesi (analoginen signaali) digitaaliseksi signaaliksi. Toiseksi se lähettää tämän signaalin radiotaajuuksien muodossa torniin.
Joten joukkue irrotti nämä komponentit uudelleen suunnitellusta puhelimestaan. Sen sijaan he käyttivät neuvostoliiton aikaisen tekniikan peruspäälliköitä muokatakseen laitteen toimintaa.
Suuren tiivistevian tapauksessa huoneessa olevat äänet aiheuttivat rakenteeseen piilotetun pienen kalvon värähtelyn ja sisäisen onkalon resonanssin muuttamisen. Kuuntelemiseksi innokkaiden neuvostoliiton edustajien kadulla olisi vain tarkennettava oikea taajuus radioaaltoja sinetin suuntaan, joka aktivoi virheen sisällä olevan antennin. Sitten he voisivat kerätä takaisin palautuneet heijastukset - tunnetaan myös nimellä backscatter.
Paristoton puhelimen tapauksessa etätukiasemalta lähetetään jatkuvasti radiosignaalia. Kun henkilö puhuu laitteeseen, nämä taajuudet heijastuvat takaisin tukiasemalle. Tukiaseman tehtävänä on sitten muodostaa yhteys matkapuhelinverkkoon ja välittää puhelu.
"Et voi rikkoa fysiikan lakeja", Talla sanoo. ”Jos jonkun täytyy tehdä paljon työtä, se tarvitsee paljon voimaa.” Joten sen sijaan, että puhelin suorittaisi suurimman osan työstä, tukiasemasta tulee viestinnän voimala. Itse puhelin kuluttaa vain muutaman mikrosekunnin voimaa, keräämällä energiansa joko ympäröiviltä radioaalloilta tai valolta. Aurinkovoiman tuottamiseksi laite käyttää pieniä (neliömäisiä 1 cm) fotodiodeja.
Toistaiseksi järjestelmä on melko alkeellinen - rakennettu kokonaan myymäläkomponenteilla. Käyttäjä käyttää kuulokkeita kuuntelemaan puhelua. Siinä ei ole näyttöä ja se näyttää vähän kuin tietokoneen taulu, jossa on kosketusherkkä numeronäyttö. Se on myös enemmän kuin radiopuhelin kuin puhelin, Talla sanoo. ”Voit joko puhua tai vastaanottaa yhtä aikaa.” Puhuakseen käyttäjä painaa painiketta ja puhuu laitteeseen.
Näille varhaisille prototyypeille, joille tutkijat ovat hakeneet patenttia, äänenlaatu ei ole hyvä ja käyttäjän on oltava 50 metrin päässä tukiasemasta, jotta puhelin toimisi. Vaikka tutkijat toivovat parantavan kantamaa, puhelin ei todennäköisesti ole jotain, mihin syrjäisissä paikoissa olevat ihmiset voivat helposti kääntyä, jos ongelmia ilmaantuu.
"Kaiken kaikkiaan heidän tekemänsä toiminta on erittäin mielenkiintoista ja he pyrkivät tavoitteeseen, jota kaikki rakastaisivat ja tappaisivat", sanoo David Blaauw, sähköinsinööri, jonka tutkimus Michiganin yliopistossa painottaa vähätehoista suunnittelua. "Se on erittäin mukava toteutus ja erittäin demonstratiivinen järjestelmä, jota ne osoittavat, mutta on joitain asioita, jotka vaikuttavat olevan hieman perustavanlaatuisia suunnittelulle."
Yhdessä, Blaauw, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, sanoo, että puhelimen kantaman mittakaavan suurentaminen on vaikeaa, koska signaalin voimakkuus heikkenee voimakkaasti etäisyyden myötä. Ja takaisinsirron avulla signaalin on kuljettava melko pitkälle. "Signaalin on kuljettava tukiasemasta matkapuhelimeen, heijastettava passiivisesti ja kuljettava sitten takaisin tukiasemaan", hän sanoo. ”Siksi he saavat kymmeniä metrejä, ei satoja metrejä tai kilometrejä, minkä nykyaikaiset matkapuhelimet saavat.” Itse asiassa televiestinnän asiantuntijat sanovat, että nykyaikainen matkapuhelin voi muodostaa yhteyden torniin, joka on yli 20 mailin päässä.
Toinen asia, Blaauw sanoo, voisi olla häiriöitä. Koska tukiasema pyrkii poistamaan pienen muutoksen passiivisesti heijastuneissa radioaalloissa, useat samanaikaisesti toimivat puhelimet voivat tehdä haastavaksi valita oikea signaali kaikesta kohinasta. Mutta Talla sanoo, että he pyrkivät ratkaisemaan tämän ongelman tulevissa prototyypeissä käyttämällä tukiasemaa lisäkäsittelyyn ja suodattamiseen.
Ryhmä jatkaa akkuvapaata puhelinta koskevaa työtä yhteistyössä Jeeva Wirelessin kanssa, joka on spin-off-yritys laboratorion tutkimuksesta, joka keskittyi erittäin pienitehoisen Wi-Fi: n kaupallistamiseen. Jeelan nykyinen tekninen johtaja Talla kertoo, että he suunnittelevat kameran sisällyttämistä kuviin ja tekstiviestitoimintoihin käyttämällä E-ink-näyttöä - samaa tekniikkaa kuin nykyisin Kindlessa ja muissa E-lukijoissa. Toinen mahdollinen tulevaisuus gadgetille olisi sisällyttää se tavalliseen älypuhelimeen, Talla sanoo. Tällä tavalla, jos akku tyhjenee, käyttäjä voi silti soittaa hätäpuheluita. Joko niin, he toivovat parantavan puhelujen laatua kehittämällä mikrofonin, joka on suunniteltu erityisesti takaiskua varten.
Tallan mukaan laitteella on valoisa tulevaisuus seuraavan sukupolven tekniikoilla. "5G: n vaihtoehto tekisi tekniikastamme käytännöllisemmän", hän sanoo. 5G: n avulla yritykset suunnittelevat siirtävän matkapuhelintukiasemia paljon lähempänä toisiaan suuremman datanopeuden mahdollistamiseksi. Akkuvapaassa matkapuhelimessa siirtyminen lähempiin matkapuhelintorneihin lisäisi kattavuutta, etenkin kaupunkiympäristössä.
Vaikka idea on kiehtova, kestää kauan ennen kuin akuton matkapuhelin saa sen markkinoille. Ainakin nyt, sinun on vielä pidettävä tämä ylimääräinen latauskaapeli käsillä.
