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| 本文作者: 章遠岸 | 2014-12-05 16:49 |

想象這樣的場景:樹木能監控污染,橋梁能自動報修、植入醫療設備自動檢查身體。再想想為這些技術中數不清的感應儀充電供能的情景。那么問題就來了:手機或WiFi信號的通訊方式過于耗電,對電池要求更高,設備也變得越來越昂貴、笨重。
而在華盛頓大學西雅圖校區的實驗室內,一部神秘設備正向旁邊的電腦傳輸著圖片。它可能預示著物聯網時代來臨的前奏。
這塊西雅圖的芯片不需要無線電技術,也不需要電池。這依賴于兩大技術突破,將開啟物聯網新篇章。主要技術負責人Joshua Smith教授表示:“近五十年來,電子工業的發展已經發生的翻天覆的變化,而在19世紀發現的無線電信號卻一直沿用至今。”
首先,Smith教授意識到,我們的日常生活里,即使相隔千里,僅需一根天線和幾部智能電子設備就能接收電視信號中所包含的能量。而這部分能量足以為當下最新的超高效感應儀供電,當然,為WiFi供能還差遠了。
其次,該革命性創新技術能讓微芯片在沒有無線電情況下,向WiFi設備發送數據,如筆記本電腦和手機。
關于上一點,可以想像一下這個場景:一個被困受傷的驢友僅用一面鏡子就能向搜救者發送求救信號,他能利用鏡子反射太陽光,用摩爾斯碼拼出SOS求救信號。同理,Smith提出的“背向散射環境”(Backscatter)技術,能讓芯片通過自帶的天線來吸收或反射WiFi信號。該天線能快速轉換信息模式,用自己的編碼模式以1000字節/秒的速度傳輸信息。
這是手機頻寬信號的一小部分,但足以用來傳輸地理位置和環境狀況信息,如果傳輸過程持續較長,還能上傳數碼照片。手機或電腦中的app就能解碼信息,無需額外硬件支持。
與利用太陽光發送信號一樣,Backscatter芯片會請求WiFi信號進行調節。實際上,環境周遭的WiFi熱點越多,芯片收集的能量越多。因此,這種芯片非常適用于數字化城市。但目前Backscatter芯片還遠不能應用于野外,即使在室內,傳輸范圍也僅限于十來英尺。
當下,Smith團隊正在努力將傳輸范圍拓展至覆蓋整個房屋。這樣就能將WiFi Backscatter技術應用于新一代智能家居的感應儀中,如智能恒溫儀、室內空氣質檢儀、家庭嬰兒看護型攝像機、防盜警報等。高昂的電池成本和無線電也許會成為過去式,而上述低成本的技術應用將普及。

上圖中,Smith拿著一塊閃亮的便攜標簽,大小與創口貼相似,中間還有細小的亮斑點。他解釋道:“這上面有微天線、微集成電路,計算能力非常強大,相當于上世紀五十年代大得能裝滿整個房間的計算機。而我手上這塊東西成本僅5美分。”他確信,在未來不久幾年內這款Backscatter技術設備將造福社會。從電視信號、WiFi信號、手機信號塔等媒介吸收能量。
如果Smith成功研發出成本如此低廉的連接感應儀,那么就像那些蓄積的能量一樣,期待已久的物聯網時代終會到來!
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