Il primo cellulare funzionante senza batteria

In un articolo pubblicato lo scorso Luglio nel IMWUT (Proceedings of the ACM on Interactive, Mobile, Wearable and Ubiquitous Technologies), i ricercatori dell’Università di Washington (UW) hanno descritto la loro ultima scoperta nel campo tecnologico: un cellulare che non richiede batteria.

Questo nuovo telefono raccoglie i pochi microwatt di cui ha bisogno sia dalle onde radio, sia dalla luce solare. Inoltre può ricevere e trasmettere messaggi vocali, e comunicare con una stazione base.

“Abbiamo costruito quello che crediamo sia il primo cellulare funzionante che consuma quasi zero energia”, ha detto il co-autore Shyam Gollakota , professore associato presso la Paul G. Allen School of Computer Science & Engineering dell’UW. “Per ottenere il consumo energetico veramente basso, che è necessario per gestire un telefono raccogliendo energia dall’ambiente, abbiamo dovuto rivoluzionare radicalmente questi dispositivi.”

Come funziona?

Usando dei componenti su un circuito stampato già pronti all’uso, il team ha dimostrato che il prototipo può eseguire funzioni di base del telefono, trasmettere voce e dati e ricevere input dell’utente tramite pulsanti. Utilizzando Skype, i ricercatori sono stati in grado di ricevere chiamate in arrivo, chiamare e mettere in attesa gli utenti chiamati con il telefono senza batteria.

Il cellulare sfrutta le piccole vibrazioni del microfono o dell’altoparlante di un telefono che si verificano quando una persona sta parlando o sta ascoltando una chiamata.

Un’antenna collegata a tali componenti, converte tale movimento in variazioni del segnale radio analogico standard, emesse da una stazione base. Questo processo codifica essenzialmente i pattern vocali nei segnali radio riflessi, in modo tale che da consumare poca energia.

Per trasmettere la voce, il telefono utilizza le vibrazioni del microfono del dispositivo per codificare i pattern del parlato in segnali riflessi. Per ricevere la voce, converte i segnali radio codificati in vibrazioni sonore che vengono rilevate dall’altoparlante del telefono. Nel dispositivo inoltre, l’utente preme un pulsante per alternare queste due modalità di “trasmissione” e “ascolto”.

“Il cellulare è il dispositivo dal quale dipendiamo maggiormente oggi. Quindi, se ci fosse un dispositivo che vorresti utilizzare senza batteria, è proprio il cellulare “, ha detto il docente Joshua Smith , professore sia della Scuola di Allen che del Dipartimento di Ingegneria Elettrica della University of Washington. “Il concetto che abbiamo sviluppato oggi è emozionante e pensiamo che potrebbe avere un impatto sui dispositivi di tutti i giorni in futuro.”

 

Il traguardo sembra essere vicino

Il telefono senza batteria richiede ancora una piccola quantità di energia per eseguire alcune operazioni. Il prototipo ha un budget energetico di 3,5 microwatt.

I ricercatori dell’UW hanno dimostrato come raccogliere questa piccola quantità di energia da due fonti diverse. Il prototipo può funzionare con l’energia acquisita dai segnali radio ambientali trasmessi da una stazione base fino a 30 metri di distanza.

Durante le ricerche, usando la potenza raccolta dalla luce ambientale con una piccola cella solare (all’incirca delle dimensioni di un chicco di riso), il dispositivo era in grado di comunicare con una stazione base a 15 metri di distanza.

 

Un’occhiata al futuro

Il team ha progettato una stazione base personalizzata per trasmettere e ricevere i segnali radio. Ma questa tecnologia in teoria potrebbe essere integrata nell’infrastruttura di rete del cellulare o router Wi-Fi, ora comunemente utilizzati per effettuare chiamate.

“La nostra idea è che tutte le stazioni base del cellulari o i router Wi-Fi possano venire incorporati nella nostra tecnologia “, ha detto il coautore Vamsi Talla, ex studente di dottorato di ingegneria elettrica della UW e associato alla ricerca di Allen School. “E se in ogni casa è presente un router Wi-Fi, è possibile ottenere la copertura del cellulare senza batterie ovunque.”

Il team di ricerca per il futuro prevede di concentrarsi sul miglioramento dell’intervallo operativo del telefono senza batteria e sulla crittografia delle conversazioni per renderle più sicure. Il team sta inoltre lavorando per trasmettere video su un cellulare senza batteria e aggiungere una funzionalità di visualizzazione visiva al telefono utilizzando schermi a bassa potenza, come nei lettori elettronici Kindle.