1945年、ソビエト連邦のアメリカ大使の住居研究に、アメリカのグレートシールの手彫りの木製コピーが掛けられました。 ディテールは驚くべきものでした。eagleの羽の各羽は繊細に定義され、くちばしはそのように湾曲しています。 しかし、これは作品を驚かせたものではありませんでした。
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それもバグでした。
この印章は、ソビエト連邦の若い開拓者組織からの代表団による平和的なジェスチャーとして大使に提示されました。 しかし、鳥のくちばしのすぐ下にある巧妙な作品の中に隠れているのは、リスニングデバイスでした。 バッテリーやアクティブな電子機器がなかったため、事実上検出できませんでした。 確かに、それは7年間見つかりませんでした。
現在、シアトルのワシントン大学の研究者チームは、同様に驚異的でありながら隠密性の低い操作であるバッテリー不要の携帯電話に同様の技術を利用しています。
この設計が電力を消費するスマートフォンに取って代わることはまずありませんが、このテクノロジーはピンチに役立つ可能性があります。 「あなたがどこかに立ち往生していて、携帯電話のバッテリーが足りなくなったとしましょう」と、ワシントン大学の研究員であったときにプロジェクトに携わったVamsi Talla氏は言います。 「まだ911をかけることができます。これは命の恩人になる可能性があります。」
通常の携帯電話では、多くの電力を消費するものが2つあります、とTalla氏は言います。 まず、電話は音声（アナログ信号）をデジタル信号に変換する必要があります。 次に、その信号を無線周波数の形でタワーに送信します。
そのため、チームは再設計された電話機からこれらのコンポーネントを削除しました。 代わりに、彼らはソビエト時代の技術の基本原則を使用して、デバイスがどのように機能するかを作り直しました。
オオアザラシのバグの場合、部屋の中の声が構造に隠れた小さなダイヤフラムを振動させ、内部空洞の共鳴を変化させました。 耳を傾けるには、路上の熱心なソビエトのエージェントは、正しい方向の電波の周波数を封印の方向に集中させるだけでよく、これによりバグ内のアンテナが作動しました。 その後、跳ね返った反射（後方散乱とも呼ばれます）を収集できます。
バッテリーフリーの電話の場合、無線信号はリモートベースステーションから絶えず放射されます。 人がデバイスに話しかけると、これらの周波数はベースステーションに反映されます。 セルラーネットワークに接続して通話を送信するのは、ベースステーションのタスクです。
「物理学の法則を破ることはできません」とタラは言います。 「何かが多くの仕事をしなければならない場合、それは多くの電力を必要とします。」そのため、電話がほとんどの仕事をする代わりに、基地局は通信の大国になります。 電話機自体はわずか数マイクロワットの電力を消費し、周囲の電波または光からエネルギーを収集します。 太陽光発電の場合、デバイスは小さな（1 cm平方）フォトダイオードを使用します。
現時点では、システムはかなり基本的なものであり、市販のコンポーネントで完全に構築されています。 ユーザーはヘッドフォンを装着して通話を聞きます。 画面はなく、タッチセンサー式の数字パッドを備えたコンピューターボードに少し似ています。 また、電話よりもトランシーバーのようなものです。 「1つの時点で会話または受信できます。」会話するには、ユーザーがボタンを押してガジェットに向かって話します。
研究者が特許を申請したこれらの初期のプロトタイプでは、音質は悪く、ユーザーは電話が機能するために基地局から50フィート以内にいなければなりません。 研究者は範囲を改善することを望んでいますが、電話は遠隔地の人々が問題が発生した場合に簡単に向きを変えることができるものではないでしょう。
ミシガン大学の研究で低電力設計を重視している電気技術者のデイビッド・ブラウウは、「彼らがしていること全体は非常に興味深いものであり、誰もが愛し、殺すであろう目標を追求しています。」 「これは非常に優れた実装であり、彼らが実証している非常に完全なシステムですが、設計のやや基本的なように見えるいくつかの問題があります。」
1つは、研究に関与していなかったブラウウ氏は、距離とともに信号強度が大幅に低下するため、電話の範囲を拡大するのは困難になると述べています。 また、後方散乱を使用すると、信号はかなり遠くまで届く必要があります。 「信号は基地局から携帯電話に送られ、受動的に反射されてから基地局に戻る必要があります」と彼は言います。 「だからこそ、数百メートルやキロメートルではなく数十メートルを得ることができます。これは現代の携帯電話が得ているものです。」実際、通信の専門家は、現代の携帯電話は20マイル以上離れたタワーに接続できると言います。
他の問題は、Blaauwによると、干渉の可能性があるという。 基地局は受動的に反射された電波のわずかな変化を検出するように動作しているため、複数の電話機が同時に動作すると、すべてのノイズの中で正しい信号を検出するのが難しくなります。 しかし、Talla氏は、追加の処理とフィルタリングに基地局を使用して、将来のプロトタイプでこの問題を解決するために取り組んでいると言います。
チームは、超低消費電力Wi-Fiの商業化に焦点を当てた研究室からのスピンオフ企業であるJeeva Wirelessと協力して、バッテリー不要の電話での作業を続けています。 現在JeevaのCTOであるTallaは、Kindleや他のE-readerで現在見られているのと同じ技術であるE-inkスクリーンを使用して、写真やテキストメッセージ機能用のカメラを組み込む予定です。 ガジェットのもう1つの可能性は、通常のスマートフォンに組み込むことです、とTalla氏は言います。 そうすれば、バッテリーが切れた場合でも、ユーザーは緊急電話をかけることができます。 いずれにせよ、彼らは後方散乱専用に設計されたマイクを開発することで通話品質を改善したいと考えています。
Tallaによると、このデバイスには次世代技術の明るい未来があります。 「5Gのオプションは、当社の技術をより実用的にするでしょう」と彼は言います。 5Gにより、企業はより高いデータレートを可能にするために、セルラー基地局をより密接に移動することを計画しています。 バッテリー不要の携帯電話の場合、特に都市環境では、より近いセルラータワーへの移行によりカバレッジが増加します。
このアイデアは興味深いものですが、バッテリー不要の携帯電話が市場に出るまでには長い時間がかかります。 少なくとも今のところ、その余分な充電ケーブルを手元に置いておく必要があります。
