تا به حال به برقرار اینترنت اشیاء بدون باتری فکر کرده‌اید؟
اینترنت اشیا وابسته به متصل کردن ابزارهای مختلف به یکدیگر هست. حال می‌توان این اتصال را از طریق یک دستگاه مرکزی ارتباط دهنده برقرار کرد و یا به صورت مستقیم آنها را به فضای نت متصل کرد.
حال مهندسان دانشگاه واشنگتن یک سیستم ارتباطی بی‌سیم جدید پیشنهاد کرده‌اند که به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد بدون اتکا به باتری یا سیم با یکدیگر تعامل داشته باشند.
طرح دانشگاه واشنگتن برای بدون باتری کردن وسایل ارتباطی
روش ارتباطی جدید که محققان آن را « برگشت پراکندگی محیط » می‌نامند، از فناوری مشابه با تلویزیون و انتقال‌های سلولی استفاده می‌کند که از قبل ما را در سراسر دنیا احاطه کرده است.
دو دستگاه با بازتاب سیگنال‌های موجود خودشان برای تبادل اطلاعات با یکدیگر ارتباطی برقرار می‌کنند که صرفا از یک جهت انرژی مورد نیاز تامین می‌شود.
محققان دستگاه‌های کوچک و بدون باتری ساخته‌اند که به وسیله آنتن‌هایی که برای آنها درنظر گرفته شده می‌توانند سیگنال‌هایی شبیه به تلویزیون را شناسایی، مهار و منعکس کنند؛ این سیگنال‌ها پس از پردازش توسط دستگاه گیرنده انعکاسی را خارج و سپس توسط دستگاه‌های مشابه دیگری دریافت می‌شود.
این فناوری می‌تواند شبکه‌ای از دستگاه‌ها و حسگرها را قادر سازد که بدون نیاز به منبع انرژی اختصاصی (بدون باتری) یا توجه نیروی انسانی به این وسیله یا ابزارهای دیگر ارتباطشان را به صورت خودکار برقرار کنند.
گولاکوتا «Shyam Gollakota» محقق ارشد، استادیار علوم و مهندسی کامپیوتر دانشگاه واشنگتن درباره این پروژه گفت: «ما می‌توانیم سیگنال‌های بی‌سیمی را که در حال حاضر در اطراف ما هستند را هم به عنوان منبع انرژی و هم به عنوان یک رسانه و وسیله ارتباطی پایدار تبدیل کنیم».
این محقق با سابقه ادامه داد: «امیدواریم که کاربری این وسایل در تعداد زیادی از زمینه‌ها از جمله محاسبات و ابزارهای پوشیدنی، خانه‌های هوشمند و شبکه‌هایی که از حسگر خودپایدار استفاده می‌کنند، استفاده شود».
طرح اینترنت بدون اشیاء بدون باتری کجا متولد شد؟
محققان نتایج خود را در کنفرانس انجمن ماشین‌های محاسباتی ویژه گروه علاقه‌مندی حوزه ارتباطات داده طی سال ۲۰۲۱ در شهر هنگ کنگ منتشر کردند؛
کنفرانسی که در 13 اوت آغاز شد و طی ۵ روز محققان مختلفی نسبت به اعلام نتایج تحقیقات خود اقدام کردند. در این میان طرح دانشگاه واشنگتن جایزه بهترین مقاله کنفرانس را برای تحقیقات خود دریافت کردند.
جاشوا اسمیت یکی از نویسندگان مجلات معتبر علمی و همچنین استادیار علوم و مهندسی کامپیوتر و مهندسی برق در دانشگاه واشنگتن گفت: «دستگاه‌های ما شبکه‌ای از هوای رقیق تشکیل می‌دهند.
به واسطه این فضا می‌توانید سیگنال‌هایی را به صورت کمی منعکس کنند تا یک کد مورس ارتباطی بین دستگاه‌های بدون باتری ایجاد شود».
حسگرهای هوشمند را می‌توان ساخت و به‌طور معمول در تقریباً هر ساختاری قرار داد، سپس تنظیم کرد تا با روش‌های مختلفی با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. برای مثال، حسگرهایی که در یک پل قرار می‌گیرند می‌توانند سلامت بتن و فولاد را کنترل کنند، اگر یکی از حسگرها ترک مویی را تشخیص دهد، هشدار ارسال می‌کند.
این فناوری همچنین می‌تواند برای ارتباط «به عنوان مثال پیام‌های متنی و ایمیل» در دستگاه‌های پوشیدنی را بدون نیاز به مصرف باتری فراهم کند.
ارتباط در دنیای بدون باتری
محققان روش پراکنده‌سازی محیطی از پشت را با دستگاه‌های نمونه اولیه که به اندازه کارت اعتباری بودند را در فاصله چند فوتی از یکدیگر قرار گرفته بودند، آزمایش کردند. برای هر دستگاه، محققان آنتن هایی را در مدارهای معمولی ساختند که هنگام دریافت سیگنال ارتباطی از دستگاه دیگر، یک چراغ LED چشمک می زنند.
گروه‌هایی از دستگاه‌ها در موقعیت‌های مختلف در منطقه سیاتل، از جمله داخل یک ساختمان آپارتمان، در گوشه خیابان و در سطح بالای یک گاراژ پارکینگ آزمایش شدند. این مکان ها از فاصله کمتر از نیم مایلی از یک برج تلویزیونی تا حدود 6.5 مایلی دورتر بودند.
آنها دریافتند که انواع مختلف دستگاه‌ها می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند، حتی آنهایی که در دورترین فاصله از یک برج تلویزیونی قرار دارند.
دستگاه‌های دریافت کننده سیگنالی را از همتایان فرستنده خود با سرعت 1 کیلوبیت در ثانیه در زمانی که تا 2.5 فوت از یکدیگر در فضای باز و 1.5 فوت از یکدیگر در داخل خانه فاصله داشتند، دریافت کردند. این جریان برای ارسال اطلاعاتی مانند خواندن سنسور، پیام های متنی و اطلاعات تماس کافی است.
همچنین ساخت این فناوری در دستگاه‌هایی که به باتری‌ها متکی هستند، مانند گوشی‌های هوشمند، امکان‌پذیر است. می‌توان آن را طوری پیکربندی کرد که وقتی باتری از بین می‌رود، تلفن همچنان بتواند پیام‌های متنی را با استفاده از سیگنال شبه تلویزیونی محیطی ارسال کند.
محققان می گویند که روش‌های کاربری این طرح بی‌پایان هستند و آنها قصد دارند به پیشرفت ظرفیت و برد شبکه ارتباطی پس پراکنده محیطی ادامه دهند.
سایر محققین درگیر که شامل دیوید وترال، استاد علوم و مهندسی کامپیوتر دانشگاه واشنگتن، وینسنت لیو دانشجوی دکترای علوم و مهندسی کامپیوتر، آرون پارکس و وامسی تالا که هر دو دانشجوی دکترا در رشته مهندسی برق هستند.
گوگل؛ منبع تامین مالی پروژه حذف باتری
این تحقیق توسط دانشگاه واشنگتن از طریق جایزه تحقیقاتی دانشکده گوگل و توسط مرکز تحقیقاتی بنیاد ملی علوم برای مهندسی عصبی حسی حرکتی در این دانشگاه تامین مالی شده است.
خیلی از افرادی که خود را گیک دنیای فناوری اطلاعات می‌دانند سعی می‌کنند همراه با اطلاعت خود در این حوزه، مدل گجت‌هایشان را نیز به روز کنند و از این رو، به محض وارد شدن برخی از گجت جدید در بازار، نسبت به خرید آن اقدام می‌کنند؛
حتی با توجه به اینکه بازیافت وسایل الکترونیکی یکی از دغدغه‌های امروزی فعالان محیط زیست است.
آینده وسیله‌های بدون باتری
یکی از المان‌های موجود در تمامی گجت‌های ارتباطی باتری است، باتری لیتیوم یون که وارد شدن آن به چرخه طبیعت می‌تواند مشکلات جدی به همراه داشته باشد و به خاطر همین مشکلات حتماً باید بازیافت شود.
اکنون فرض کنید اگر این جزء از برخی گجت‌های ارتباطی حذف گردد چه بار بزرگی از دوش بازیافت کنندگان آن برداشته خواهد شد و چه قدم سبزی در جهت بهبود اوضاع بازیافت وسایل الکترونیکی برداشته می‌شود.این تکنیک ارتباطی جدید که محققان آن را “برگشت پراکندگی محیط” نامیده‌اند، از ارسال کننده‌های تلویزیونی که به وفور اطرافمان وجود دارد بهره می‌برد.
در واقع دو دستگاه می‌توانند با بازتاب سیگنال‌های موجود برای تبادل اطلاعات اقدام کنند. دانشمندان دستگاه‌های کوچک و بدون باتری ساختند که به واسطه‌ی آنتن‌هایشان، سیگنال‌های تلویزیونی را تشخیص، برداشت و بازتاب می‌کنند بطوریکه توسط دستگاه مشابه قابل دریافت است.
محققان تکنولوژی برگشت پراکندگی محیط را با دستگاه‌هایی با سایز یک کارت اعتباری در فاصله چند فوت از یکدیگر امتحان کردند. هر دستگاه دارای یک چراغ LED بود که با دریافت امواج، روشن می‌شد. این دستگاه‌ها همچنین در ساختمانی با فاصله ۶٫۵ مایل از یک آنتن تلویزیونی تست شدند.
این تکنولوژی را همچنین برای وسایل باتری دار مانند گوشی تلفن هوشمند نیز می‌تواند بکار برد بطوریکه وقتی باتری از کار بیفتد، می‌تواند از آن برای ارسال پیامک استفاده کرد.
دانشمندان ادعا می‌کنند که این تکنولوژی جای پیشرفت زیادی دارد و قصد دارند از نظر ظرفیت و رنج عملکرد روی آن تحقیقات بیشتری انجام دهند.
شاید روزی فرا رسد که بتوانید با گجت‌های بدون باتری توانمن را مطالعه کنید…
