未来のバッテリー不要の携帯電話の中

電池：あなたはそれらと一緒に暮らすことはできません、あなたはそれらなしで生きることはできません。私はその決まり文句を暗唱します。スマートフォンのバッテリーパックは、長持ちするように大きくなり、大部分は急速充電テクノロジーを使用しています。しかし、特にモバイルデバイスに依存するようになったため、バッテリーの消耗は大きな問題です。

しかし、バッテリーについてまったく心配する必要がない場合はどうでしょうか？または、毎晩充電されるようにしますか？昼間に果汁が足りなくなる心配がなかったらどうしますか？ワシントン大学の研究者はその現実に向かって取り組んでいます。彼らは、ケーブルや物理的なバッテリーパックなしでスマートフォンの電力を回収する方法を発見しました。代わりに、電話機は周囲の無線信号と光のみに依存しています。バッテリー不要のスマートフォンです。

ゼロ電力が必要

写真提供：マークストーン/ワシントン大学

ワシントン大学の准教授であるシャム・ゴラコタ研究員は、バッテリー不要の携帯電話を「電力をほとんど消費しない最初の機能携帯電話」と呼びました。電話のマイクとスピーカーの小さな振動を利用し、それらの動きを携帯電話の基地局を介して通信できるアナログ無線信号に変換することで機能します。「このプロセスは、ほとんど電力を使用しない方法で、反射された無線信号の音声パターンを本質的にエンコードします」と、ニュースリリースは説明しています。「音声を送信するために、電話はデバイスのマイクからの振動を使用して反射信号の音声パターンをエンコードします。音声を受信するには、エンコードされた無線信号を電話のスピーカーが拾う音の振動に変換します。」

ほぼゼロの電力を消費する最初に機能する携帯電話。

デバイスは現在、送信モードとリスニングモードを切り替えるためにボタンを押す必要があるため、通常のスマートフォンのようにタッチアンドゴーエクスペリエンスではありません。しかし、将来的には、この技術を標準のセルラーネットワークインフラストラクチャとWi-Fiルーターに統合して、バッテリー不要の携帯電話をカバーできるようになる可能性があります。

バッテリー不要プロジェクトの研究員であるVamsi Tallaに、バッテリー不要の携帯電話と、そのようなデバイスに電力を供給するために必要なものについて話を聞きました。「私たちのグループは、過去5年間バッテリー不要のデバイスと低電力通信に取り組んできました」とTalla氏は述べています。「このプロジェクトは、私たちが開発したいくつかの技術に基づいています。たとえば、バッテリー不要の電話機は、2012年に開発したゼロパワーアナログ後方散乱マイクを使用します。

タラと2人の大学院生と2人の教授で構成される研究グループは、2016年初頭にプロジェクトを開始しました。「電話プロトタイプの2つの異なるハードウェアバージョンを構築しました」と彼は言いました。最初のものは、セルタワーを介して送信された周囲のRF信号によって駆動されていました。 2番目に追加されたのは、「典型的なオフィスや家庭環境で周囲の光からエネルギーを収集するための小さなフォトダイオード（太陽電池）」です。 RFの不毛な状況（たとえば、森の中やどこにもいない場所）では、携帯電話が周囲の光を集めて電力を供給します。

写真提供：ワシントン大学、バッテリー不要の携帯電話

バッテリー不要の電話のプロトタイプは、ラジオシャックで購入できるように使用していたいくつかのコンポーネントで構成されています。アンテナ、周囲のRF信号と太陽電池からエネルギーを取り込むパワーハーベスター、反射と後方散乱を聞くマイク音声の録音と送信、受信機、ヘッドフォンジャック、デジタル通信システム、小型のマイクロコントローラー、およびデバイスの操作を支援するいくつかのLEDと静電容量式タッチボタン。ただし、デバイスでゲームをプレイすることはすぐには期待しないでください。そのようなものに電力を供給するのに十分なエネルギーが生成されないからです。「そのコンポーネントを再設計しない限り、RF波でのみ電力を供給するのは難しいかもしれません」とTalla氏は付け加えました。

バッテリー不要の電話プロトタイプは、Radio Shackで購入できるように使用していた多くのコンポーネントで構成されています。

現在の携帯電話は、周囲光やRF信号から得られる電力よりも最大1万倍の電力を消費します。研究チームは、音声の送受信に必要な電力を数マイクロワットに削減する必要がありました。タラは説明しました。「RF信号から収集できる電力量は、電話機と携帯電話タワー間の距離に依存します。通常、周囲のRF信号から1〜100マイクロワットを収集できます。電力を削減するために、バッテリー不要の電話機のアーキテクチャを再設計しました使用可能なわずかな電力から継続的に電力を供給できるように、約10, 000回消費します。」

研究チームの次の目標は、バッテリー不要の携帯電話の動作範囲を改善し、会話が暗号化されるようにすることです。

バッテリー不要のユニコーンについてもっと知りたい場合、つまり携帯電話については、7月上旬に公開された完全な研究論文をご覧ください。 Battery Free Phoneプロジェクトの公式ページでも確認できます。