最近，美國華盛頓大學(xué)的研究人員發(fā)明了一款無需電池的手機，這款手機所需的能量來源于周圍環(huán)境的無線電信號或光線中。這一重大發(fā)明，或許有望使充電器、電源線和手機沒電無法刷朋友圈帶來的焦慮成為歷史。

這支由華盛頓大學(xué)計算機科學(xué)家和電氣工程師組成的團隊以現(xiàn)有的商用元件制成了一部樣機，并進行了演示。除了能夠執(zhí)行傳輸語音和數(shù)據(jù)、通過按鈕接收用戶輸入內(nèi)容等基本的手機功能，這款樣機還可以感測語音，激活耳機，使用Skype網(wǎng)絡(luò)電話進行通話，以及在上行鏈路和下行鏈路通信之間進行實時切換。

在此之前，大多數(shù)蜂窩傳輸中都存在一個耗電巨大的步驟，即將模擬信號轉(zhuǎn)換成手機可以理解的數(shù)字數(shù)據(jù)。正是因為這個過程需要消耗太多的能量，因此設(shè)計一個可以依靠環(huán)境能量供電的手機被認為是不可能的。

另一方面，人們通過手機說話或接聽電話時，麥克風或揚聲器會產(chǎn)生微小的振動。無電池手機正是利用了這種振動——研究團隊將一個獨特的天線與印刷電路板上的元件相連接，從而能夠以幾乎不耗能的方式，將振動轉(zhuǎn)換成變化后的由蜂窩基站發(fā)射的標準模擬無線電信號。

如需傳輸語音，手機可以使用來自麥克風的振動對反射信號中的語音模式進行編碼。如需接收語音，則將編碼的無線電信號轉(zhuǎn)換成聲音振動，再由手機的揚聲器拾取。

不過，這款無電池手機仍然需要少量的能量來執(zhí)行一些操作。以樣機為例，其能量消耗為3.5微瓦。研究人員展示了如何從兩個不同的來源獲取這種必需的能量。

首先，無電池手機樣機可以從距離31英尺(約9.45米)處的基站所傳輸?shù)沫h(huán)境無線電信號中汲取能量進行操作。其次，利用一個微小的太陽能電池(尺寸大致和一粒米相當)，樣機能夠從環(huán)境光線中收集電力，從而與50英尺(約15米)外的基站進行通信。

事實上，許多其他無電池技術(shù)也需要依靠環(huán)境能源，例如溫度傳感器或加速度計。但是，它們可以通過間歇性操作來存儲電力，在讀取之后“休眠”一兩分鐘，以便獲取足夠的能量來執(zhí)行下一個任務(wù)。相比之下，手機的要求就更為復(fù)雜了，因為只要通話持續(xù)，設(shè)備就必須確保連續(xù)運轉(zhuǎn)。

對此，另一位合著者，華盛頓大學(xué)電氣工程博士生布萊斯·凱洛格表示：“你不能只是打個招呼，然后閉嘴等手機去獲取足夠的電力來繼續(xù)通話。這是我們面臨的最大挑戰(zhàn)。從環(huán)境無線電或光線中實際收集的能量大約為1或10微瓦，所以如果不開發(fā)一種全新的方法來發(fā)送和接收語音，實時通話真的很難實現(xiàn)，這就是為什么我們從振動方面著手進行研究。”

這項新技術(shù)的詳細介紹刊登在7月1日的《計算機協(xié)會交互式、移動、可穿戴和普適技術(shù)論文集》中。接下來，研究團隊計劃著重于改善無電池手機的操作范圍和加密對話功能，以使其更加安全。此外，該團隊還將致力于無電池手機的流媒體式傳輸視頻功能，以及使用低能耗電子墨水屏幕為無電池手機添加視覺顯示功能。 (李挺編譯)