Đây là chiếc điện thoại có thể gọi điện mà không cần pin

Nếu trở thành hiện thực, ứng dụng của công nghệ mới vào thực tiễn hầu như không giới hạn. Nhưng để tới đó, nhóm nghiên cứu tại trường đại học Washington còn một quãng đường rất dài trước mắt để thương mại hóa sản phẩm này.

"Xin chào, xin chào, tôi đang gọi từ một chiếc điện thoại không dùng pin" là thông điệp Vamsi Talla đã truyền đi từ bên trong một phòng thí nghiệm đang rất bận rộn thuộc trường đại học Washington (Seattle, Mỹ). Và người ta đã nghe thấy câu chào của Talla phát ra từ một chiếc điện thoại Android gần đó. Đây là một cuộc cách mạng, bởi chiếc điện thoại di động Talla sử dụng để thực hiện cuộc gọi ở trên không có pin.

Theo Wired, nguyên mẫu chiếc điện thoại (không dùng pin) dưới đây chính là kết quả tuyệt vời nhất trong nghiên cứu kéo dài hàng năm trời của Talla, hiện đang là cộng sự nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Joshua Smith (nhà nghiên cứu khoa học máy tính và kỹ thuật điện tại trường đại học Washington). "Nếu bạn phải chọn một thiết bị không dùng tới pin, bạn sẽ chọn gì?", Smith hỏi và chia sẻ thêm: "Điện thoại di động là một trong những thứ có ích nhất hiện nay. Hãy tưởng tượng xem sẽ tuyệt vời biết bao nếu điện thoại của bạn hết pin nhưng bạn vẫn có thể gửi tin nhắn và gọi điện".

Tầm nhìn mới khiến chúng ta phải suy nghĩ về cách thức hoạt động của những chiếc điện thoại di động hiện nay. Như vậy, để có thể hoạt động mà không cần tới pin, điện thoại sẽ lấy nguồn năng lượng nào đó từ môi trường xung quanh.

Ánh sáng môi trường xung quanh có thể biến thành dòng điện sử dụng các tấm pin năng lượng mặt trời hoặc Đi-ốt quang bán dẫn. tần số vô tuyến trên TV và sóng Wi-Fi có thể chuyển thành năng lượng nhờ vào các ăng-ten. Một hệ thống lai sử dụng cả hai công nghệ trên có thể tạo ra nguồn năng lượng khoảng vài chục μW (micro Watt). Vấn đề là một chiếc điện thoại di động truyền thống khi thực hiện cuộc gọi sử dụng nguồn năng lượng lớn hơn rất nhiều, khoảng 800 mW (Mili Watt).

Nguyên mẫu chiếc điện thoại có thể thực hiện cuộc gọi không cần dùng đến pin.

Việc điều đầu tiên nhóm nghiên cứu cần giải quyết là giao tiếp. Phòng thí nghiệm của Smith đã phát triển một kỹ thuật gọi là "backscatter" (tạm dịch: kỹ thuật "Phân tán ngược"), cho phép một thiết bị liên lạc bằng cách phản xạ sóng vô tuyến truyền tới nó, giống như trường hợp một người đi bộ đường dài bị thương, gửi một tín hiệu cấp cứu bằng chiếc gương và ánh nắng mặt trời. Smith cũng đã phát triển một giải pháp gọi là Jeeva Wireless và đã thương mại hóa công nghệ mà ông gọi "Wi-Fi thụ động" - sử dụng kỹ thuật "phân tán ngược" kỹ thuật số cho các thiết bị sử dụng Wi-Fi công suất cực thấp. Tuy nhiên, ngay cả "Wi-Fi thụ động" với mức tiêu tốn năng lượng thấp cũng không đáp ứng được yêu cầu cho chiếc điện thoại di động mà nhóm của ông đang theo đuổi.

"Chuyển đổi tiếng nói của con người từ tín hiệu tương tự (analog) sang tín hiệu số (digital) tiêu thụ rất nhiều điện năng", Talla nói. "Nếu bạn có thể liên lạc bằng cách sử dụng công nghệ analog sẽ thực sự đạt hiệu quả cao trong sử dụng năng lượng". Vì vậy, mặc dù điện thoại di động sử dụng các tín hiệudigital để quay số, quá trình "backscatter" cho cuộc gọi lại sử dụng tín hiệu analog.

Trong khi phát triển kỹ thuật "Phân tán ngược" dùng tín hiệu analog, Smith nhận ra rằng ông đang phát minh lại công nghệ gián điệp đã được sử dụng trong thời kỳ Chiến tranh Lạnh. Năm 1945, Liên Xô đã trao cho Đại sứ của Mỹ tại Mát-cơ-va một món quà hình con dấu (Great Seal) của Mỹ. Bên trong nó một con bọ nghe lén, kích hoạt bằng sóng vô tuyến với tần số chính xác, cũng như hoạt động bằng năng lượng của sóng vô tuyến này.

Smith nói: "Bố tôi là điệp viên trong Chiến tranh Lạnh, vì vậy tôi đã nghe những câu chuyện về vụ "Great Seal" khi tôi còn nhỏ" , và ông chia sẻ thêm: "Tôi tự hỏi liệu có thể dùng phần mềm để kiểm soát hoạt động của kỹ thuật "Phân tán ngược" dùng tín hiệu analog, biến sự tò mò về những điều tưởng như cao siêu (chỉ những ai đã đọc về những câu chuyện tình báo thì mới biết) thành những thứ mọi người đều có thể sử dụng".

Giống con bọ nghe lén được sử dụng trong chiến tranh, một số thành phần chính của chiếc điện thoại đang nghiên cứu được đặt ở xa nhằm tiết kiệm năng lượng. Một trạm cơ sở (Base Station) đặt gần đó có hệ thống mạch để chuyển đổi và kết nối với mạng di động kỹ thuật số, hiện tại đang thông qua Skype. Trạm cơ sở nguyên mẫu (prototype) sử dụng tần số chưa được cấp phép, giới hạn trong những truyền tải có mức năng lượng thấp. Và bởi vì điện thoại thu năng lượng dựa trên tín hiệu nhận được nên hiện tại, trạm cơ sở đặt cách điện thoại chỉ khoảng 15 mét.

Để thương mại hoá chiếc điện thoại này, cần tạo ra hệ thống mạch chuyển đổi bên trong router (bộ định tuyến) Wi-Fi tại ở nhà hoặc trạm thu phát sóng truyền thống. Talla cho biết: "Trạm thu phát sóng truyền thống có sức mạnh gấp trăm lần, có thể giúp tăng khoảng cách (giữa điện thoại và trạm cơ sở) lên tới 1km".

Vẫn còn một chặng đường khá dài trước khi điều đó xảy ra. Chiếc điện thoại đang thử nghiệm chỉ có một số phím cảm ứng cơ bản và "màn hình" hiển thị duy nhất của nó là cái đèn LED đỏ nhỏ xíu phát ra tín hiệu khi nhấn phím. Một màn hình cảm ứng lớn hơn sẽ cần khoảng 400mW - tức là gấp khoảng 100 ngàn lần mức điện năng của chiếc điện thoại Talla hiện đang có trên tay. Quan trọng nhất, việc thực cuộc gọi vẫn còn khá khó khăn. Bạn phải bấm một nút để chuyển đổi giữa nghe và nói theo phong cách gọi bộ đàm, và thực hiện cuộc gọi qua những đám mây tĩnh điện là điều không thể.

Talla hứa hẹn chất lượng cuộc gọi sẽ tốt hơn và sẽ trang bị màn hình E-Ink cho thế hệ tiếp theo, có thể gắn thêm camera để chụp hình tự sướng. Smith cho biết, nhóm nghiên cứu đã mua các linh kiện dùng tạo ra nguyên mẫu chiếc điện thoại từ bên ngoài nhưng thậm chí rẻ hơn nhiều so với điện thoại thông thường, nếu được chế tạo trên quy mô công nghiệp, nó sẽ rẻ hơn. Và điều tuyệt vời nhất, bạn sẽ không bao giờ phải lo lắng khi để quên củ sạc của bạn ở nhà một lần nào nữa!