ĐH Washington phát triển thiết bị có thể kết nối Internet, hoạt động
bằng năng lượng sóng vô tuyến
Theo viễn cảnh của một thế giới Internet of Things thì mọi thứ sẽ có thể tương tác với nhau như trao đổi dữ liệu hoặc điều khiển lẫn nhau qua kết nối không dây, chẳng hạn như Wi-Fi. Tuy nhiên, mọi thiết bị kết nối vào mạng Wi-Fi đều cần phải dùng đến pin hoặc nguồn điện ngoài và đây là hạn chế khiến thời đại IoT vẫn chưa đến. Để giải quyết trở ngại này, các nhà nghiên cứu tại đại học Washington đã phát triển một thiết bị có thể kết nối Wi-Fi không dùng đến pin mà dựa vào nguồn năng lượng từ tần số vô tuyến tán xạ.
Những thiết bị nào cần kết nối Internet mà không dùng pin hay nguồn điện ngoài? Những thứ đeo được như đồng hồ, vòng đeo tay thông minh hay những con cảm biến sẽ rất cần đến một giải pháp năng lượng để hoạt động mà không cần dùng đến pin. Lúc đó, đồng hồ thông minh sẽ mỏng hơn; cảm biến thì có thể tích hợp vào mọi thứ quanh căn nhà để giám sát nhiệt độ, ra lệnh cho hệ thống điều hòa điều chỉnh hay tích hợp vào kết cấu công trình để theo dõi những thay đổi về cấu trúc và thậm chí là gắn trên người để trông nom sức khỏe.
Vì những lợi ích nêu trên, các kỹ sư tại đại học Washington đã thiết kế một thiết bị giao tiếp sử dụng tín hiệu tần số radio (RF) làm nguồn năng lượng và tái sử dụng hạ tầng mạng Wi-Fi hiện có để cung cấp kết nối Internet cho thiết bị. Công nghệ này được gọi là Wi-Fi tán xạ ngược và đây là công nghệ đầu tiên cho phép các thiết bị không dùng pin kết nối vào mạng lưới Wi-Fi.
Shyam Gollakota - phó giáo sư kỹ thuật và khoa học máy tính tại UW cho biết: "Nếu thời đại IoT đến, chúng tôi phải cung cấp kết nối cho hàng tỉ thiết bị không dùng pin - những thứ sẽ được tích hợp vào các đồ vật xung quanh chúng ta. Hiện tại, chúng tôi đã có thể kích hoạt kết nối Wi-Fi cho các thiết bị với mức tiêu thụ năng lượng ít hơn rất nhiều so với yêu cầu năng lượng của các thiết bị bình thường."
Nghiên cứu của họ được phát triển dựa trên một nghiên cứu trước đó nhằm chứng minh các thiết bị dùng điện năng thấp như cảm biến nhiệt độ hoặc thiết bị đeo được có thể hoạt động mà không cần đến pin hay nguồn điện ngoài bằng cách khai thác năng lượng từ tín hiệu radio, TV và kết nối không dây truyền đi trong không gian. Nhóm nghiên cứu tại UW đã tiến thêm một bước xa hơn khi giúp mỗi thiết bị kết nối vào Internet bên cạnh khả năng hoạt động độc lập.
Thử thách được đặt ra cho họ là làm sao cung cấp kết nối Wi-Fi cho các thiết bị mà thông thường sẽ tiêu thụ từ 3 đến 4 lần điện năng có thể thu thập từ tín hiệu không dây. Giải pháp của UW là phát triển một chiếc thẻ tích hợp ăng-ten và mạch điện tiêu thụ điện năng siêu thấp có thể giao tiếp với điện thoại và máy tính có kết nối Wi-Fi.
Về cơ bản, các thẻ này luôn trong tình trạng dò tìm tín hiệu Wi-Fi di chuyển giữa bộ định tuyến (router) và điện thoại hoặc laptop. Chúng mã hóa dữ liệu bằng cách phản xạ hoặc không phả xạ tín hiệu từ Wi-Fi router và làm thay đổi các tín hiệu này. Các thiết bị có kết nối Wi-Fi như laptop và smartphone sẽ có thể phát hiện những thay đổi về cường độ tín hiệu, qua đó nhận dữ liệu từ thẻ. Bằng cách này, một chiếc đồng hồ thông minh có thể tải về email hoặc tải dữ liệu lên một dịch vụ trực tuyến, chẳng hạn như Google Spreadsheet.
Thẻ tán xạ Wi-Fi của đại học UW có thể giao tiếp với một thiết bị có kết nối Wi-Fi ở tỉ lệ 1 kb/s với khoảng cách giữa 2 thiết bị khoảng 2 m. Họ đang tìm cách mở rộng cự ly này lên 20 m và đăng ký sáng chế cho công nghệ. Được biết, nghiên cứu trên đã được tài trợ bởi quỹ UW Commercialization Gap Fund, Qualcomm Innovation Fellowship, quỹ nghiên cứu Washington, quỹ khoa học quốc gia và đại học Washington.
