Một nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm của chiếc điện thoại không cần dùng pin để thực hiện cuộc gọi có thể mở ra một cuộc cách mạng mới cho thiết bị này trong tương lai.
“Xin chào. Tôi đang gọi điện từ chiếc điện thoại không dùng pin” Đó là lời của Vamsi Talla trong một phòng thí nghiệm bừa bộn ở Đại học Washington tại Seattle.
Câu nói đó tuy nghe chưa trong trẻo nhưng vẫn có thể được nghe trọn vẹn trên chiếc điện thoại Android gần đó. Và nó gần như là một cuộc cách mạng vì chiếc điện thoại dùng gọi đi của Talla không sử dụng pin. Nó dùng điện năng được lấy từ không khí.
Chiếc điện thoại mẫu này là một thí nghiệm kéo dài nhiều năm bởi Talla, một nghiên cứu gắn liền với phòng thí nghiệm của Joshua Smith, người nghiên cứu khoa học máy tính và kĩ thuật điện tại Đại học Washington. “Nếu bạn phải chọn một thiết bị để làm nó trở nên không cần pin, bạn sẽ chọn cái nào?” Smith hỏi. “Chiếc điện thoại là thiết bị hữu ích nhất. Hãy tưởng tượng điện thoại của bạn hết pin, nhưng bạn vẫn có thể gửi tin nhắn và gọi điện”
Tầm nhìn ở đây là việc suy nghĩ lại mọi chức năng của điện thoại di động ngày nay. Để vận hành mà không cần pin, chiếc điện thoại chỉ phụ thuộc vào năng lượng có thể thu được ở xung quanh.
Ánh sáng xung quanh có thể được chuyển thành dòng điện bằng tấm pin năng lượng mặt trời hoặc điôt quang điện. Sóng vô tuyến và sóng WiFi có thể được chuyển thành điện năng bằng một chiếc anten.
Một hệ thống hybrid sử dụng cả hai công nghệ trên có thể tạo ra vài chục microwatts. Nhưng điều đáng nói ở đây là một chiếc điện thoại bình thường tiêu tốn gấp hàng chục ngàn lần, khoảng 800 miliwat khi thực hiện một cuộc gọi.
Lấy điện năng từ sóng vô tuyến
Việc đầu tiên đội nghiên cứu giải quyết là liên lạc. Phòng thí nghiệm của Smith phát triển một công nghệ “backscatter” (sự tán xạ ngược) cho phép thiết bị liên lạc bằng cách phản xạ sóng radio đến, giống như gửi tín hiệu SOS bằng cách dùng gương phản chiếu ánh sáng mặt trời.
Smith đã tách ra và khởi nghiệp với công ty có tên Jeeva Wireless để thương mại hóa thứ mà anh ta gọi là “WiFi thụ động” – công nghệ số tán xạ ngược đối với bộ WiFi có mức năng lượng thấp. Tuy nhiên, “WiFi thụ động” đã chứng minh nó cũng tiêu hao quá nhiều năng lượng cho dự án điện thoại không xài pin này.
“Biến đổi tiếng nói con người thành tín hiệu số tốn khá nhiều điện năng”, Talla nói. “Nếu bạn dùng công nghệ tương tự để liên lạc, trên thực tế bạn sẽ sử dụng điện năng hiệu quả hơn.” Mặc dù điện thoại di động dùng tín hiệu để quay số, công nghệ tán xạ ngược cho cuộc gọi là hoàn toàn bằng âm thanh analog.
Trong khi phát triển công nghệ tán xạ âm thanh analog, Smith nhận ra về bản chất, anh ta đang phát minh lại một công nghệ gián điệp được sử dụng trong Chiến tranh lạnh. Năm 1945, Xô Viết đã đặt máy nghe lén phía trong biểu trưng của Đại sứ Hoa Kỳ tại Moscow. Máy nghe lén này chỉ kích hoạt khi có tần số sóng vô tuyến chính xác, dùng chính năng lượng của sóng đó để hoạt động.
Smith nói: “Bố tôi làm gián điệp trong thời kỳ Chiến tranh lạnh, vì vậy tôi đã nghe nhiều câu chuyện về máy nghe trộm Great Seal khi còn bé. Tôi đã tự hỏi liệu công nghệ tán xạ analog có thể điểu khiển bằng phần mềm và biến nó từ việc nghe lén thành công nghệ mà ai cũng có thể sử dụng.”
Cũng như chiếc máy nghe trộm, các thành phần chính trong chiếc điện thoại mà Talla gọi đi được lưu trữ từ xa để tiết kiệm điện năng. Một trạm cơ sở gần đó có mạch dẫn để chuyển đổi và kết nối với mạng di động số qua Skype. Trạm cơ sở mẫu sử dụng tần số không bị quản lí, giới hạn trong truyền dẫn công suất thấp. Vì điện thoại dựa vào các tín hiệu đó để thu năng lượng, nó phải ở trong phạm vi 15m tính từ trạm cơ sở.
Để phát triển thương mại hoá cho chiếc điện thoại, mạng đó có thể được tích hợp trong chiếc router WiFi ở nhà hoặc một trạm phát di động truyền thống. “Trạm di động có điện năng gấp hàng trăm lần và có thể tăng phạm vi lên đến 1 Km”. Talla nói.
Tạo ra năng lượng
Vẫn còn rất lâu để những điều trên có thể trở thành hiện thực. Chiếc điện thoại không xài pin này có bàn phím số cảm ứng cơ bản, một đèn LED nhỏ sáng lên mỗi khi một phím được bấm. Một màn hình cảm ứng lớn sẽ cần khoảng 400 miliwatt – gấp một trăm ngàn lần so với điện năng mà điện thoại của Talla cần.
Quan trọng là những cuộc gọi vẫn còn gây khó chịu. Bạn phải bấm phím kiểu như bộ đàm để chuyển qua lại giữa nghe và nói, việc duy trì cuộc đàm thoại qua các đám mây tĩnh hầu như là không thể.
Talla hứa hẹn chất lượng cuộc gọi và tin nhắn văn bản qua màn hình E-ink sẽ tốt hơn ở các thế hệ tiếp theo, có thể sẽ có một chiếc camera để selfie. Smith nói: “Ngay cả khi chiếc điện thoại mẫu được dựng từ những linh kiện có sẵn, nó vẫn rẻ hơn chiếc điện thoại bình thường. Ở quy mô sản xuất đại trà thì nó vẫn rẻ hơn. Và điều hấp dẫn là bạn sẽ không phải lo lắng khi để quên sạc ở nhà nữa.
Video điện thoại không dùng pin
Dịch từ Wired