Рейтинг@Mail.ru

Три интересных исследования, которые открывают нюансы использования беспроводных технологий

Научно-исследовательские проекты с беспроводными технологиями

 

Представляем вашему вниманию краткий обзор трех наиболее интересных научно-исследовательских проектов за последнее время, основанных на применении беспроводных технологий.

 

Оптимизация размера и снижение цены на RFID-метки

Исследователи из Университета штата Северная Каролина изобрели способ создания пассивных меток радиочастотной идентификации (Radio Frequency IDentification, RFID), которые не только на 25 % меньше, но и дешевле, чем обычные используемые в данный момент RFID-метки. Основной секрет изобретения: данным меткам не нужно преобразовывать переменный ток, индуцированный электромагнитным сигналом от считывателя, в постоянный ток для того, чтобы эффективно выполнять все свои задачи, реагируя на сигнал передатчика.

 

Технология пассивных RFID-меток основывается на том, что «ридер» (считыватель) передает радиосигнал, который улавливается RFID-меткой. Эта метка, в свою очередь, преобразовывает переменный ток от радиосигнала в постоянный ток, чтобы обеспечить достаточную мощность для функционирования внутренних электрических схем и передачи ответного сигнала считывателю. Технология пассивных RFID-меток используется буквально везде: от организации пропускного режима автомобильных парковок до складского учета и слежения за ресурсами. Так, например, именно пассивные RFID-метки ответственны за подъем парковочного шлагбаума, когда вы проводите своим пропуском перед сканером.  

 

«Исключив те элементы устройства, которые используются для преобразования сигнала переменного тока в постоянный ток, чтобы питать электрические схемы, мы можем создать гораздо более маленькие и дешевые RFID-метки», – поведал Пол Френзон (Paul Franzon), профессор электроники и компьютерной техники в Университете штата Северная Каролина и старший автор научной статьи о научной работе. В исследовании также принимали участие аспиранты этого высшего учебного заведения Винксу Жао (Wenxu Zhao) и Кирти Бханушали (Kirti Bhanushali).

Выпрямитель электрического тока и накопительные конденсаторы занимают 25 % и более пространства от площади, занимаемого чипом чувствительных к стоимости пассивных RFID-меток. Команда профессора Френзона смогла избавится от этих элементов, перепроектировав электрические схемы RFID-метки таким образом, чтобы они работали непосредственно от переменного тока. Это стало возможным благодаря включению в схему усовершенствованного пассивного устройства радиочастотной идентификации нескольких дополнительных транзисторов, которые позволяют электрическим схемам метки корректно работать, используя в качестве питания источник переменного тока. Таким образом, мы можем получить значительно меньший и более дешевый чип, используемый для производства пассивных RFID-меток.

Изобретение получило название «RF-only logic» («Только RF-логика») RFID-метки и полностью совместимо со стандартом Gen-2. Несмотря на то, что реализованные на данный момент прототипы имеют меньший радиус считывания, чем обычные пассивные RFID-метки, профессор Френзон и его команда излучают оптимизм и в ближайшее время обещают разработать и представить новые RF-only logic RFID-метки, радиус действия которых будет аналогичен ныне существующим обычным пассивным RFID-меткам.

 

Беспроводной этикет за обеденным столом

Проверка рабочей электронной почты. Размещение фотографий в социальных сетях. Текстовая переписка и обмен быстрыми сообщениями. Люди всех возрастов могут использовать свои смартфоны и планшеты для этих и других целей во время совместного приема пищи.

Новое исследование, проведенное под патронатом Мичиганского университета, изучает, как люди используют свои мобильные телефоны во время еды и как они реагируют на то, когда это делают другие люди. Участие в исследовании приняли 1163 человека в возрасте от 8 до 88 лет из англоязычных стран по всему миру.

Исследователи выяснили, что основным фактором, определяющим, будут ли люди использовать свой мобильный телефон или нет во время еды, является то, что именно они на нем собираются делать и кто еще находится с ними за столом.

В частности, исследователи обнаружили, что большинство людей по-разному реагируют на то, что сидящий рядом с ними человек делает с помощью своего мобильного устройства. Например, текстовая переписка или ответ на телефонный звонок воспринимаются намного лояльней, чем использование мобильного устройства во время еды для просмотра социальных медиа.

Исследователи объясняют такое отношение людей тем, что обмен текстовыми сообщениями или общение по телефону в большинстве своем являются краткосрочной активностью, в то время как серфинг в социальных сетях может затянуться на гораздо более длительный срок. В всяком случае такое утверждение справедливо для взрослой аудитории. Однако, дети текстовую переписку во время совместного приема пищи считают менее приемлемой. Вероятнее всего, такое различие в поведенческой модели объясняется тем, что дети гораздо больше своего времени уделяют социальному взаимодействию со своими друзьями, и продолжительность среднестатистического контакта у них на порядок дольше, чем у взрослых.

«Эти результаты, прежде всего, интересны тем, что они бросают вызов укоренившемуся представлению о том, что использование своего телефона во время совместного приема пищи категорически неприемлемо. Мы обнаружили, что в этом вопросе существует гораздо больше нюансов, чем считалось прежде», – поведал Кэрол Мозер (Carol Moser), докторант Информационной школы Мичиганского университета и ведущий автор исследования. – «Быстрый набор текстового сообщения и или даже телефонный разговор с вашим боссом будет воспринят нормально. Но совсем другая реакция ожидает того, кто сидя с кем-то рядом за столом листает Facebook».

Вне зависимости от того, кто и что делает с помощью своего телефона, наибольшую лояльность к использованию мобильного устройства во время совместного обеда показали респонденты в возрасте двадцати пяти лет. Чем люди старше этого возраста, тем меньшую целесообразность использования смартфона во время еды они высказывают. Менее терпима к мобильным телефонам за обеденным столом и более младшая аудитория.

Кроме того, и взрослые, и дети, как правило, согласны, что использовать смартфон во время еды более приемлемо для взрослых, чем для детей. Но само присутствие ребенка за столом значительно снижает у взрослой аудитории воспринимаемую уместность использования своих мобильных телефонов.

«На протяжении многих лет во время еды люди занимались другими делами. Например, они читали газеты или смотрели телевизор. Но смартфоны бросили вызов этим устоявшимся привычкам», – поделилась своим мнением соавтор исследования Сарита Шенебек (Sarita Schoenebeck), доцент Информационной школы Мичиганского университета. – «Однако, вы наверняка не можете знать, что сидящий рядом с вами человек делает на своем смартфоне. Он может игнорировать вас, чтобы ответить на срочное электронное письмо, либо просто играть в что-то наподобие Candy Crush Saga».

Наверное, никого не удивит вывод, который сделали исследователи. То, как человек сам использует мобильный телефон, напрямую влияет на то, как он относиться к целесообразности его использования другими людьми. Другими словами, если вы часто пользуетесь смартфоном во время еды, то вы, скорее всего, думаете, что и для других людей нормально поступать также.

Исследователи полагают, что разработчики должны вкладывать больше дальновидности в свои устройства. Например, запрограммировать для смартфона возможность обнаружения приема пищи пользователем и предлагать последнему отложить выполнение задачи, если она не имеет срочный характер, на более поздний срок.

Или с помощью мигания небольшого светового индикатора сообщать другим людям, находящимися поблизости, о характере вашей работы с телефоном. Степень ее важности и приемлемости в группе можно задать в зависимости от пользователя (например, для взрослых это может быть проверка электронной почты, в то время как для ребенка – проверка домашнего задания). Таким образом, люди смогут помочь друг другу следовать своим собственным правилам.

 

Новая система передачи электрической энергии делает реальностью дистанционную беспроводную зарядку

Безопасная полноценная беспроводная зарядка мобильных устройств на расстоянии, возможно, является одним из самых ожидаемых технологических прорывов в современном мире. Некоторые устройства уже поддерживают беспроводную зарядку, но для этого мобильные устройства все еще нужно размещать на поверхности зарядного устройства. Возможность зарядки устройств без необходимости вынимать их из своего кармана – следующий логичный шаг, ожидаемый на пути совершенствования технологий беспроводной зарядки. Однако, сколь бы фантастичным данный сценарий не выглядел сейчас, ученые-экспериментаторы уже вплотную приблизились к его реализации.

Группа исследователей из факультета физики Автономного университета Барселоны разработала систему, которая благодаря использованию метаматериалов способна эффективно передавать электроэнергию между пространственно разделенными электрическими контурами. Эта система все еще находится на экспериментальной стадии, но, как только данная технология будет усовершенствована и адаптирована к использованию с мобильными устройствами, она позволит заряжать наши смартфоны и другие электронные устройства беспроводным способом на расстояниях, которые существенно больше, чем позволяют ныне применяемые технологии.

Существующие сегодня современные устройства для беспроводной зарядки используют индукционный технологический принцип передачи электроэнергии, причем передача осуществляется на малые расстояния и имеет относительно малую мощность. Принцип их действия подразумевает обязательное использование устройства с зарядным устройством, подключенным к электрической розетке. Когда мобильное устройство помещается на поверхность зарядного устройства, создается магнитное поле, который индуцирует электрический ток внутри корпуса, позволяя устройству заряжаться без необходимости использования каких-либо дополнительных кабелей. Но если устройство отделить от поверхности зарядного устройства, это не позволит электроэнергии передаваться достаточно эффективно, чтобы заряжать аккумулятор.

Система передачи электроэнергии, созданная исследователями из Автономного университета Барселоны, позволяет преодолеть эти дистанционные ограничения. Она состоит из метаматериалов, которые сочетают в себе слои из ферромагнитных материалов, обладающими свойством ферромагнетика, и проводящими материалами, такими как медь. Метаматериалы обволакивают эмиттер и рецептор, позволяя осуществлять передачу электроэнергии между ними на значительные расстояния и с беспрецедентной эффективностью.

Использование метаматериалов позволило исследователям в лабораторных условиях добиться 35-кратного увеличения эффективности передачи электроэнергии. И это только начало. «У нас остается еще запас возможностей для улучшения передачи электроэнергии, так как теоретические расчеты говорят, что ее эффективность можно еще больше увеличить, если условия эксперимента будут усовершенствованы», – объяснил профессор Альвар Санчес (Alvar Sanchez), руководитель группы исследования сверхпроводимости при Автономном университете Барселоны.

«Обволакивание двух электрических контуров метаматериальной коронкой дает тот же эффект, как и приближение их очень близко друг к другу. Расстояние между ними как будто исчезает», – поделился своими впечатлениями Хорди Прат (Jordi Prat), участник исследования и бывший аспирант Автономного университета Барселоны, а ныне исследователь Института квантовой оптики и квантовой информации при Австрийской академии наук в Иннсбурге.

Более того, материалы для производства этих метаматериальных коронок, такие как медь и ферриты, относительно недорогие и легко доступные. «Наши первые эксперименты проводились с целью получения концентрированных статических магнитных полей и требовали применения сверхпроводниковых метаматериалов, недоступных для повседневного использования с мобильными устройствами. Однако, для получения низкочастотных электромагнитных волн – тех, которые используются при беспроводной зарядке для передачи электрической энергии от одного контура к другому, – достаточно использовать обычные проводники и магниты», –  рассказал доцент Карлес Навау (Carles Navau), участник группы исследования сверхпроводимости при Автономном университете Барселоны.

Поддержка и финансирование проекта осуществлялась Правительством Каталонии, Европейским фондом регионального развития и Министерством экономики и конкурентоспособности Испании. На данный момент технология запатентована Автономным университетом Барселоны, а несколько зарубежных компаний, чьи названия пока не разглашаются, уже проявили интерес к ее использованию в своих продуктах.

 

Смотрите также:

Подписка на новости

- Email
- Confirm
Имя
E-mail *
*

* - Обязательное для заполнения