手機沒電也可以打電話？研究者開發不用電池的手機

瓦米斯·塔拉是約書亞·史密斯(Joshua Smith)實驗室的研究助理，約書亞·史密斯在華盛頓大學研究計算機科學與電子工程。最近，塔拉展示一台原型手機，這台手機很神奇，沒有電池卻可以打電話。手機只需要很少的電量就能運行，電流從空中傳輸。史密斯說：「如果讓你挑選一款設備，讓它擺脫電池的束縛，你會選擇什麼設備？手機是其中最實用的設備之一。現在不妨想像一下，假設你的電池沒電了，你還可以發文本信息、打電話，又會怎樣呢？」

為了實現目標，我們需要對手機的一切功能重新思考。要讓手機在沒有電池的情況下運行，手機只能從周圍環境中汲取能量。

通過太陽能面板或者發光二極體，環境光可以轉化為電能。通過天線，射頻TV和Wi-Fi廣播信號可以變成電能。如果用兩種技術搭建一個混合系統，就可以生成幾十微瓦的電流。問題在於傳統手機需要的電力強幾萬倍，約為800毫瓦，否則無法打電話。

如何通信？這是團隊需要解決的第一個問題。史密斯實驗室開發了一種名叫「Backscatter」（反向散射）的技術，它可以將進入設備的無線電波反射出去，使設備具備通信能力，原理和受傷的徒步者利用太陽、鏡子發送SOS信號差不多。史密斯成立了一家名叫「Jeeva Wireless」的創業公司，將所謂的「被動Wi-Fi」（passive Wi-Fi）技術商用，其意思就是「面向超低能耗Wi-Fi設備的數字反向散射技術」。然而，被動Wi-Fi技術提供的電力還是無法滿足手機的要求。

塔拉稱：「將人的語音轉化為數字信號需要消耗很多的電能。如果可以採用模擬技術通信，能源效率就會高很多。」手機雖然是用數字信號撥號的，但是在語音通話過程中反向處理卻是模擬的。

雖然發明了模擬反向散射技術，不過史密斯深知他的技術是根據一種間諜技術發明的，這種技術在冷戰時曾經使用過。1945年，蘇聯將一個美國大紋章雕像送給莫斯科美國大使館。裡面放了音頻元件，只有當無線電波的頻率匹配時才會激活，它用無線電波運行。

和間諜設備一樣，塔拉開發的手機有一些關鍵組件也是放在遠處的，這樣可以降低能耗。附近的基站有轉化電路，連接到數字移動網路——目前通過Skype連接。原型手機基站使用未授權的頻段，只能用於低功耗傳輸。因為手機要靠信號收集能量，所以離基站的距離不能超過15米。

如果要將手機商用，電路可以植入家用Wi-Fi路由器或者放進手機信號塔。塔拉說：「手機信號塔的功率高一百倍，也許可以擴大覆蓋範圍，達到1000米的距離。」

手機離商用還很遙遠，上面只有一塊簡單的觸摸感應數字墊，只有當按鍵按下時小小的紅色LED才會短暫顯示信息。如果安裝更大的觸摸屏，需要400毫瓦的電流，比塔拉目前開發的手機高出10萬倍。

還有一點更重要：語音通話不方便。通話時你必須按下按鈕，就像對講機一樣，在聽與講之間轉換，像普通手機一樣持續通話幾乎不可能。

塔拉表示，下一代設備的通話質量會更好，會用電子墨水屏幕顯示文本信息，可能還會安裝攝像頭。史密斯則表示，原型手機是用現成組件開發的，比普通手機便宜很多。如果大規模製造，成本會更低。

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