免電池手機(jī)其實(shí)是對講機(jī)？省了信號轉(zhuǎn)換，能量還是不夠用

大家有沒有想過，家用電話可以只接弱電的信號線（電話線），不用另接電源就可以撥打，手機(jī)能不能也這樣呢？美國華盛頓大學(xué)的研究人員發(fā)明了一種不需要電池的手機(jī)原型，這樣的手機(jī)電力直接來自環(huán)境中低功率的無線通訊電波與太陽能。

從光能和無線信號中獲取能量

手機(jī)在這 10 年的發(fā)展著重于智能手機(jī)的功能面，然而續(xù)航力、待機(jī)方面，相對于功能型手機(jī)動輒待機(jī)半個月的能耐，卻是大大的倒退，這些需求得不到滿足。

身為華盛頓大學(xué)（University of Washington ）電機(jī)工程博士生和 Allen School 前研究員的曼西.塔拉（Vamsi Talla ）說：“我們選擇打造無電池手機(jī)的原因，是因?yàn)槭謾C(jī)幾乎是人人使用的最重要的設(shè)備之一，然而大多數(shù)人都曾遇過手機(jī)電池在緊要關(guān)頭耗完電的狀況，比如當(dāng)我們正在打重要電話的時候。”

此外該設(shè)備用電效率出奇的高，僅需3.5毫瓦的電量即可運(yùn)行，還包含一個光電二極管做為小型太陽能發(fā)電板，配備的太陽能電池與一粒米的大小差不多。研究者們表示，這一原型機(jī)能用兩種方式從周圍環(huán)境中獲得電力。第一種是使用手機(jī)上一個米粒大小的太陽能芯片進(jìn)行發(fā)電。通過太陽能電力，研究者們能夠用手機(jī)與50英尺（15.2米）外的基站進(jìn)行通訊。

第二種方法是在手機(jī)31英尺（約9.4米）外樹立一個向外發(fā)送無線電信號的基站。在使用過程中，手機(jī)能將這些無線電信號轉(zhuǎn)換為工作電能。令人驚訝的是，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還成功建立了傳輸該手機(jī)的微小能量信號的定制基站。

3.5毫瓦支撐手機(jī)通信的秘密

不過，3.5毫瓦的手機(jī)能用來打電話嗎？對于普通手機(jī)來說，撥號使用的電力可能都超過了這個數(shù)值。為了解決這個問題，研究者們的確對這一手機(jī)進(jìn)行了“根本上的重新設(shè)計(jì)”。

在通話過程中，這個手機(jī)并沒有運(yùn)用將語音轉(zhuǎn)換成模擬信號的方式。這種方法雖然被現(xiàn)代手機(jī)廣泛使用，但是耗電量比較大，完全不能在3.5毫瓦的手機(jī)上運(yùn)行。

因此研究員把手機(jī)設(shè)計(jì)成利用“相干散射”（Backscatter）技術(shù)，利用通話時麥克風(fēng)產(chǎn)生的微小振動記錄下用戶的語音，省卻轉(zhuǎn)換信號的麻煩。由于這些麥克風(fēng)組件連接著天線，它能將這種振動轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)無線電信號的變化，從而和蜂窩基站進(jìn)行交流。相應(yīng)的，在手機(jī)接收到無線信號的時候，它也能夠?qū)o線信號解析為被揚(yáng)聲器播放的語音。

這個原型機(jī)能通過麥克風(fēng)產(chǎn)生的微小振動記錄用戶語音。（source：華盛頓大學(xué)）

這一傳輸語音的過程基本不耗費(fèi)電力，但是也帶來了一點(diǎn)問題。在使用過程中，這個手機(jī)并不支持在電話中邊聽邊說，用戶必須通過一個按鍵轉(zhuǎn)換“發(fā)送”模式與“接收”模式。

所以腦補(bǔ)一下，這個手機(jī)的使用方法大概是更像一個對講機(jī)，而不是手機(jī)？

研究者們用這一手機(jī)原型機(jī)打Skype。（source：華盛頓大學(xué)）

目前研發(fā)仍有瓶頸，希望能與大廠合作

塔拉說，這個研究計(jì)劃有兩個方向，一個是將技術(shù)授權(quán)給現(xiàn)有的智能手機(jī)制造商，讓他們可將其整合入設(shè)備，當(dāng)你的蘋果 iPhone 或者三星 Galaxy 手機(jī)沒電時，還是可以進(jìn)行緊急呼叫。Talla 說：“這可能會是一個真正的救命工具。”另一個方向則是以現(xiàn)有的原型為基礎(chǔ)，把目前這樣裸機(jī)版的手機(jī)打造到一般人可以使用，這樣當(dāng)你沒有其他能給手機(jī)充電的設(shè)備或方法時，仍然可以撥出電話。塔拉說：“這樣的電話永遠(yuǎn)不需要充電，永遠(yuǎn)可以打電話和發(fā)短信。”

目前，這個原型手機(jī)仍然非常陽春而基本──不過就是一塊電路板以及其他一些現(xiàn)成的組件，Talla 表示，未來版本可能會更加先進(jìn)。“這是第一代機(jī)型，我們將會添加更多的功能，目標(biāo)是一個功能完整的智能手機(jī)。”他還表示，未來的改進(jìn)上，可能會加上 Kindle 電子書閱讀器所使用的低功耗電子墨水屏與低功耗攝像頭。同時增加加密功能，確保通話更安全。

研究者們也坦誠，目前該手機(jī)的電力供應(yīng)還是不夠穩(wěn)定，通話音質(zhì)也欠佳。研究組成員，博士生Bryce Kellogg接受采訪時坦承：

“你不能說一聲‘你好’，然后手機(jī)的電就用完了，然后你等待手機(jī)的電量充到足夠進(jìn)行下次傳輸?shù)臅r候再將它拿起來用。這（電量問題）是我們目前最大的障礙——我們能從無線電和光源中獲得的能量僅僅有1-10毫瓦左右。”

Joshua Smith（正中）帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)首部免電池手機(jī)，雖然手機(jī)正處于初步研發(fā)階段，但未來可能改變今日手機(jī)技術(shù)。（source：華盛頓大學(xué)）

不過，雖然這個手機(jī)離發(fā)短信甚至打“王者農(nóng)藥”都很遠(yuǎn)，研究者們還是對它有很多的信心。華盛頓大學(xué)的博士畢業(yè)生Vamsi Talla這么認(rèn)為：

“你可以想象，在不久的將來，所有的移動通訊基站和無線路由器都會置入我們的基站技術(shù)，如果每個房子都有無線路由器，你就可以在任何地方使用無電池手機(jī)。”

有關(guān)這技術(shù)的論文已刊登在最新一期的《無處不在的互動、行動、穿戴式科技計(jì)算機(jī)協(xié)會論文集》期刊上（ Proceedings of the Association for Computing Machinery on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies ，縮寫 IMWUT）。

本文綜合自36kr、Technews、中國日報(bào)報(bào)道

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