Тело человека могут использовать, чтобы собирать энергию из окружающей среды

Команда исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте (UMass Amherst) и Делфтского технологического университета представила систему сбора радиочастотной энергии, которая образуется при передаче данных вспышками света. Она позволит повысить скорость связи и приблизиться к эре 6G. В качестве усилителя антенны будет использовано человеческое тело.

Связь по видимому свету (VLC) использует для передачи информации не радиосигналы, а вспышки света определённой частоты, которую не видит человек – для этого ей нужны флуоресцентные лампы или светодиоды. Технология не создаёт помех в радиочастотном спектре, который и так переполнен, и обеспечивает более быструю и энергоэффективную передачу данных. На данный момент она считается одним из перспективных направлений для создания 6G – технологии, которая сделает Интернет доступным большему количеству людей.

«Отчасти привлекательность VLC заключается в том, что инфраструктура для неё уже есть повсюду: наши дома, транспортные средства, уличные фонари и офисы освещены светодиодными лампочками, которые включаются и выключаются до миллиона раз в секунду, что позволяет передавать данные. Также приёмником может быть всё, что оснащено камерой, например, наши смартфоны, планшеты или ноутбуки», — говорит Цзе Сюн, профессор информационных и компьютерных наук в UMass Amherst и глава исследования.

Ранее Цзе Сюн и его коллега Минхао Цуй доказали, что в системах VLC происходит значительная утечка энергии, поскольку светодиоды также излучают радиоволны, которые передатчиком никак не используются. И чем более высокую скорость передачи данных необходимо получить, тем чаще необходимо включать и выключать светодиод, и тем больше радиоволн образуется. Эксперимент показал, что увеличение скорости в 10 раз, увеличивает потерю энергии в 20. Если бы радиочастотную энергию можно было собрать, её получилось бы использовать.

Цзе Сюн, Минхао Цуй, Цин Ван | SenSys ’22, 2022

Первой задачей было сконструировать антенну для сбора просочившегося радиосигнала. Ловец из свёрнутого в спираль медного провода справлялся с задачей, но утекающей энергии всё равно было больше, чем он мог поймать. Учёные экспериментировали с толщиной провода и количеством раз, когда он был намотан, и заметили, что эффективность антенны менялась в зависимости от конструкции и того, к чему она прикасалась. Они пробовали поместить катушку на пластик, картон, дерево и сталь, а также приставить к стенам разной толщины, включённым и выключенным телефонам и ноутбукам. Тогда и появилась идея посмотреть, что происходит, когда катушка соприкасается с человеком.

В рамках этого этапа стало очевидно, что человеческое тело в десять раз усиливает способности катушки улавливать утечку радиочастотной энергии. После долгих экспериментов команда придумала «Браслет +» – устройство из медной проволоки, которое надевается как браслет на верхнюю часть предплечья.

«Дизайн может быть адаптирован для ношения в качестве кольца, пояса или ожерелья, – отмечают авторы, чья статья уже получила награду на конференции Ассоциации вычислительной техники по встроенным сетевым сенсорным системам. Мощность устройства может достигать микроватт, чего достаточно, например, для питания датчиков контроля состояния тела или других устройств с длительным спящим режимом».
Авторы исследования планируют продолжить работу, чтобы получить технологии поимки неиспользуемой энергии от всех источников, а не только VLC.

Яна Сорокина