不用電池的智能“永動(dòng)機(jī)”？

王煜

越來越多的智能設(shè)備給人們的生活帶來便利，甚至有融入人類身體的趨勢(shì)。但充電和更換電池一直是讓人明顯感覺不便之處。如果說有一款可以完全不用電池的智能電器，是不是覺得有點(diǎn)不可思議？不過，這已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

真的可以“不用電池”？

這項(xiàng)技術(shù)由美國團(tuán)隊(duì)開發(fā)，目前運(yùn)用于一款叫做iFind的智能防丟器。通過藍(lán)牙與手機(jī)通訊的智能防丟器并不是一個(gè)新概念，國內(nèi)外都有已上市或已發(fā)布的同類產(chǎn)品。通過手機(jī)APP，找東西、防盜、讓眾人一起來找東西或者搖晃防丟器反向找手機(jī)，這些功能為人熟知。不過，“不用電池”這是首創(chuàng)。它究竟是怎么做到的？

當(dāng)然，世界上并沒有真正的永動(dòng)機(jī)。該產(chǎn)品研發(fā)機(jī)構(gòu)的聯(lián)合創(chuàng)始人汪張揚(yáng)向記者透露，這是采用了電磁能量收集（Electro-magnetic Energy Harvesting）技術(shù)。

“我們四周的空氣中充滿著無數(shù)的電磁波，比如手機(jī)信號(hào)、電視信號(hào)、廣播信號(hào)等，以及防丟器與手機(jī)通訊時(shí)的藍(lán)牙電磁波能量，這些都可以被收集起來作為驅(qū)動(dòng)機(jī)器的電流。”同時(shí)，電磁能量收集時(shí)需要進(jìn)行頻率匹配，iFind主要是收集與手機(jī)通訊時(shí)的藍(lán)牙電磁波能量；如果其他的電磁波頻率與藍(lán)牙相近，它的能量也可以被捕獲下來。

當(dāng)iFind 接收到手機(jī)藍(lán)牙指令時(shí)，這條電磁信號(hào)本身就能為iFind供電，這個(gè)電量不僅完全可以支撐本次通訊，也能被存儲(chǔ)下來供以后使用。日常不用時(shí)，iFind也會(huì)自動(dòng)收集環(huán)境中的電磁能量。這樣一來，用戶就可以完全忘了電池這回事兒。而以前，他們?cè)谑褂猛惍a(chǎn)品時(shí)，過幾個(gè)月就得自行換一次電池，或者要把防丟器寄給廠家并支付額外費(fèi)用讓后者代為更換，相當(dāng)麻煩。

汪張揚(yáng)是美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校電氣與計(jì)算機(jī)工程系在讀博士。在他的研究領(lǐng)域里的一個(gè)共識(shí)是：電磁能量收集對(duì)解決電子設(shè)備能源問題意義重大。尤其在人們對(duì)各種智能設(shè)備依賴度很高的當(dāng)下，電量續(xù)航一直是直接影響使用體驗(yàn)的關(guān)鍵問題。干電池、鋰電池、燃料電池……電池技術(shù)的發(fā)展似乎已經(jīng)跟不上人們對(duì)續(xù)航時(shí)間和便攜性的同步要求。

通俗地來說，用一個(gè)大容量的“蓄電池”來收集電磁能量是很容易實(shí)現(xiàn)的，但一般情況下，容量越大，它的電量也會(huì)流失得很快，就會(huì)帶來電池壽命以及更換的問題。因而以投入生產(chǎn)的角度考慮，需要提高能量收集率、降低流失率，同時(shí)兼顧體積小巧。

以前，RFID技術(shù)的IC卡等也可以做到無源通訊。IC卡通訊的耗能小，通訊距離只有幾厘米。達(dá)到藍(lán)牙級(jí)別的通訊距離和耗能水平的無源通訊設(shè)備，汪張揚(yáng)認(rèn)為iFind是全球首款。這是技術(shù)團(tuán)隊(duì)通過對(duì)藍(lán)牙天線、能量收集電路和存儲(chǔ)設(shè)備等方面的一系列基礎(chǔ)優(yōu)化和自主創(chuàng)新做到的。他說，相關(guān)技術(shù)已在美國、歐盟和中國申請(qǐng)多項(xiàng)專利。

由于去掉了電池以及供電電路，這款防丟器可以做得非常小巧輕薄。汪張揚(yáng)向記者提供的產(chǎn)品數(shù)據(jù)是32 x 27 x 2.4mm，這樣的面積比1元硬幣略大一些，而厚度與一枚硬幣相當(dāng)，看上去像一塊吉他撥片。相比之下，美國的另一款早期上市的智能防丟器，三圍達(dá)到35x35x5mm。而這些部件的去除也直接降低了產(chǎn)品的成本，讓他們可以把價(jià)格控制到比美國大多數(shù)同類產(chǎn)品便宜最少三分之一。

技術(shù)的深挖和拓展

“我們是一個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)型的團(tuán)隊(duì)。”汪張揚(yáng)對(duì)自己和伙伴們?nèi)绱硕x。他介紹說，iFind是團(tuán)隊(duì)對(duì)自身核心技術(shù)的第一款產(chǎn)品化嘗試。在這之后，除了對(duì)產(chǎn)品本身的開發(fā)和完善，他們也在考慮把這項(xiàng)技術(shù)通過電路內(nèi)植，用于更廣闊的市場(chǎng)。

汪張揚(yáng)向記者列舉了他眼中“不用電池的藍(lán)牙通訊”可能進(jìn)入的幾個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景：一是小孩和老人的防走丟器，這種情況下防丟器就不能繼續(xù)做成像個(gè)撥片一樣掛在人身上了，“不然像個(gè)狗牌，看上去太生硬了”。另外一個(gè)應(yīng)用方式是寵物的防丟，可以和檢測(cè)寵物身體健康狀況結(jié)合在一起，還能通過APP實(shí)現(xiàn)“寵物社交”的功能。再比如，女性的項(xiàng)鏈、耳環(huán)等裝飾品，數(shù)量一多，想找到具體的某一件很難，防丟器是需要的，但是肯定不能再掛個(gè)牌子到這些東西上，不然很影響美觀，沒法再佩戴，這時(shí)候最理想的是將電路直接植入飾品中。

在汪張揚(yáng)看來，他們研發(fā)技術(shù)的應(yīng)用目的在于延長智能設(shè)備的待機(jī)時(shí)間。團(tuán)隊(duì)正在攻關(guān)的另一項(xiàng)技術(shù)是GPS信號(hào)的能量收集。“用GPS信號(hào)來定位的應(yīng)用是相當(dāng)廣泛的，但連接GPS又很耗電。如果做到GPS信號(hào)本身還可以給移動(dòng)設(shè)備充電，這簡(jiǎn)直太棒了。”這同樣必須做到像iFind一樣“不用電池”且輕便可攜帶，“不能讓我們的用戶一邊用著GPS一邊還要揣著專門為此準(zhǔn)備的移動(dòng)電源吧。”同時(shí)，在前面提到的用于找小孩、老人以及寵物的電路內(nèi)植場(chǎng)景中，人和動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)距離通常會(huì)大于藍(lán)牙的信號(hào)范圍，這也需要用到GPS。

近期，iFind開始在KickStarter眾籌，上線后取得了不錯(cuò)的關(guān)注度，3天內(nèi)籌資超過4萬美元，這讓汪張揚(yáng)倍感振奮。根據(jù)該網(wǎng)站頁面上公布的信息，產(chǎn)品將在8月底9月初在美國上市。汪張揚(yáng)在赴美求學(xué)和創(chuàng)業(yè)之前，畢業(yè)于中國科技大學(xué)；他的整個(gè)團(tuán)隊(duì)中也有很多具有中國背景的人才，這讓他們也很希望把技術(shù)和產(chǎn)品帶回中國。“無論是進(jìn)行技術(shù)授權(quán)還是自己開拓市場(chǎng)，我們都很愿意回國嘗試。”endprint