Чи може людське тіло стати частиною технологій живлення майбутнього? Вчені вважають, що таке цілком можливе.
Що трапилося
Група вчених з Університету Массачусетса стверджує, що проведене ними дослідження довело здатність людського тіла бути корисним інструментом для збирання відпрацьованої енергії та використання її для живлення пристроїв у майбутньому. Особливо зазначається, що людське тіло максимально сумісне з тими пристроями, які використовуватимуться для технології 6G – бездротового зв’язку нового покоління. Людське тіло може виступати як підсилювач сигналу, причому кожне окреме тіло виконуватиме функції антени.
Широка громадськість лише починає відчувати переваги технологій бездротового зв’язку у стандарті 5G, які було впроваджено вже в низці країн по всьому світу. Однак, наступне покоління зв’язку – 6G – обіцяє можливість передачі даних зі швидкістю, що майже у 1 000 разів перевищуватиме швидкість 5G. Шосте покоління стільникового зв’язку також забезпечить затримку, що становитиме лише одну десяту від затримки, яка властива технології 5G.
Очікується, що із появою цієї технології ще більша кількість різноманітних пристроїв та датчиків отримає можливість підключення до інтернету. Все це відкриє новий етап в історії Інтернету речей (IoT), який народився разом із 5G. Вважається, що розвиток технології Зв’язку через видиме світло (VLC), що є бездротовим аналогом оптико-волоконного зв’язку, відкриє шлях до надзвичайно високих швидкостей передачі даних в мережах 6G.
Що таке Зв’язок через видиме світло?
Якщо казати найпростішими словами, то Зв’язок через видиме світло (VLC) – це бездротовий спосіб зв’язку, який використовує світло, випромінюване світлодіодами, для організації мережевого, мобільного, високошвидкісного зв’язку, схожого на Wi-Fi. Позначається терміном Li-Fi. Такий вид зв’язку можна використовувати як окреме рішення, або він може грати додаткову роль поруч із мережами радіочастотного (РЧ) або стільникового зв’язку. Основа технології полягає в увімкненні та вимкненні світлодіодів протягом наносекунд на дуже високій частоті.
Оскільки спектр видимого світла є у 10 000 разів ширшим за спектр радіочастот, технологію VLC розглядають як розв’язання проблеми обмежень, з якими стикається радіочастотний діапазон. Ця індустрія породила дуже високі швидкості передачі даних, що робить її конкурентоспроможною.
Попри те, що сигнал VLC не може проходити через такі перепони, як стіни, для роботи технології не є обов’язковою умовою наявність прямої видимості, оскільки світло віддзеркалюється від інших поверхонь. Для передачі сигналу має бути увімкнено світло світлодіодів, але його яскравість можна зменшити до дуже низького рівня. Перевага VLC у порівнянні із Wi-Fi полягає у тому, що передача світла не створює електромагнітних завад.
Як працює Зв’язок через видиме світло?
У плані передачі інформації технологія VLC працює подібно до радіозв’язку – за винятком того, що в такому випадку передача здійснюється за допомогою світла, випромінюваного світлодіодами (LED). За словами Джі Сюн – професора інформатики та комп’ютерних наук з Університету Массачусетса – на VLC-панелі один світлодіод може вмикатися та вимикатися мільйон разів на секунду.
«Ми вже маємо готову інфраструктуру для впровадження цієї технології, оскільки світлодіодні лампи активно використовуються у системах освітлення в усіх наших будинках, бізнес-центрах, на вулицях та в автомобілях. Окрім того, впровадженню технології також сприятиме той факт, що будь-який оснащений камерою пристрій (такий як лептоп, планшет чи смартфон) може виступати в ролі приймача. Ці світлодіоди також випромінюють радіочастоти або радіохвилі бічного каналу, що є витоком енергії, і її може бути зібрано для роботи пристроїв VLC», – пояснює він.
Збір і використання радіочастотного витоку
Сюн та його колеги вирішили створити антену, яка могла б уловлювати цю вивільнену енергію. Для створюваної ними конструкції антени вони використовували мідні дроти, намотані в котушки, які потім перевірялися на здатність накопичувати енергію. Дослідники виявили, що здатність антени збирати енергію збільшується, коли її підключають до іншої одиниці, незалежно від товщини котушки чи кількості скручувань мідного дроту.
Окрім притуляння антени до різноманітних матеріалів – таких, як деревина та сталь, дослідники також притискали її до таких об’єктів і предметів, як стіни, планшети, телефони та навіть лептопи. Це робилося для того, аби побачити, яку кількість енергії можна зібрати таким чином. Дослідники виявили, що кількість зібраної енергії збільшувалася завдяки електронним ґаджетам. Однак, найвищі показники було зафіксовано тоді, коли котушка торкалася тіла людини.
Після проведення низки додаткових експериментів, що мали виявити, в яких місцях найкраще за все розміщувати мідний дріт, дослідники з’ясували, що найкращий баланс збирання енергії та зручності носіння забезпечує вдягання його як браслета на верхню частину передпліччя. Вчені зазначили, що такий пристрій для збору енергії здатен збирати достатньо енергії для роботи датчиків моніторингу здоров’я на тілі, які мають велику тривалість перебування у сплячому режимі та низьку частоту збору даних.
Наразі команда працює над розробкою методів збирання відпрацьованої енергії з усіх видів джерел для живлення технологій майбутнього.