没电也可以打电话？研究者开发不用电池的手机

瓦米斯·塔拉是约书亚·史密斯实验室的杰出研究助理，而史密斯博士正致力于计算机科学与电子工程的前沿研究。最近，塔拉展示了一台令人惊叹的原型手机，它打破了传统电池的束缚，神奇地能在没有电池的情况下打电话。这款手机的运行仅需微量电流，而这些电流可以从周围的空气中传输而来。

想象一下，当你走出家门，不再需要担心手机电量耗尽的问题。即使电池电量耗尽，你仍然可以发送短信、打电话，这种体验简直不可思议。史密斯博士提到：“如果让你选择一款摆脱电池束缚的设备，手机无疑是其中最实用的选择之一。”

为了实现这一创新，研究人员对手机的所有功能进行了全面的重新思考。这款手机从周围环境中汲取能量，通过太阳能面板或发光二极管，将环境光转化为电能。它还能通过天线，利用射频TV和Wi-Fi广播信号产生电能。当这两种技术结合形成一个混合系统时，可以产生几十微瓦的电流。传统手机需要的电力要大得多，约为800毫瓦，才能支持打电话的功能。

为了解决这个问题，史密斯实验室开发了一种名为“Backscatter”（反向散射）的技术。这项技术能将进入设备的无线电波反射出去，使设备具备通信能力。它的工作原理类似于受伤的徒步者利用太阳和镜子发送SOS信号。史密斯博士甚至成立了一家名为“Jeeva Wireless”的创业公司，致力于将这项被动Wi-Fi技术商业化。目前的被动Wi-Fi技术仍不能满足手机所需的电力需求。

塔拉指出，将语音转化为数字信号需要大量的电能。如果采用模拟技术通信，能源效率将大大提高。虽然手机拨号使用的是数字信号，但在语音通话过程中，反向处理却是模拟的。

这款原型手机的一些关键组件类似于冷战时期的间谍设备。1945年，苏联曾将一个装有音频元件的美国大纹章雕像送给莫斯科的美国大使馆。只有当无线电波的频率相匹配时，这个设备才会被激活。它利用无线电波运行，与塔拉开发的手机的某些部分有着相似的原理。

为了降低能耗，塔拉开发的手机的关键组件被放置在离用户较远的位置。附近的基站拥有转化电路，连接到数字移动网络——目前主要通过Skype进行连接。原型手机的基站使用未授权的频段进行低功耗传输。由于手机依赖信号收集能量，因此与基站的距离不能超过15米。

若要将手机商业化，电路可嵌入家用Wi-Fi路由器或手机信号塔中。塔拉设想，“如果手机信号塔的功率提高一百倍，也许能扩大覆盖范围，达到1000米的距离。”当前这款手机离商用还有很长的路要走。它只配备了一块简单的触摸感应数字垫，只有在按下按钮时，小小的红色LED才会短暂显示信息。如果安装更大的触摸屏则需要巨大的电力支持，这对目前的手机来说是个巨大的挑战。

除此之外，这款手机的语音通话功能尚不完善。通话时用户必须按下按钮才能在听与讲之间切换，像普通手机一样持续通话几乎不可能实现。但塔拉表示，下一代设备的通话质量将会有所改善，并可能配备电子墨水屏幕显示文本信息，甚至可能安装摄像头。史密斯则表示，该原型手机是使用现成组件开发的，成本远低于普通手机。如果实现大规模制造，成本将进一步降低。