Loe, kuidas teadlased tegid inimesest «Matrixi» moodi patarei

teadus.postimees.ee
Copy
Teadlased avastasid, et kui kasutada õhust jääkraadiolainete energiat, muudab inimkeha selle kogumise suurusjärgu võrra tõhusamaks. Tehisintellekt Dall-E illustreeris taolist inimpatareid selliselt.
Teadlased avastasid, et kui kasutada õhust jääkraadiolainete energiat, muudab inimkeha selle kogumise suurusjärgu võrra tõhusamaks. Tehisintellekt Dall-E illustreeris taolist inimpatareid selliselt. Foto: Dall-E
  • Ulmetriloogias «Matrix» pakuti välja, et inimesest võib saada masinate jaoks parim energiaallikas
  • Teadlaste katsed kinnitasid seda: inimkeha aitab tõesti energiat koguda kümme korda tõhusamalt
  • 6G võrk vajab energiat paljude pisiseadmete jaoks, osad neist on meie kehale väga lähedal

Massachusettsi Amhersti ülikooli teadlased leidsid lahenduse, kuidas praegust 5G mobiilivõrku tulevikus asendav 6G saab energiat kõikvõimalikele pisiseadmetele, mis on küll inimese lähedal, kuid aku jaoks kas liiga väikesed või ebamugavad laadida. Nimelt võiks inimkeha ise neid energiaga paremini varustada. Võrreldes muude lahendustega aitab inimene energiakogumist kõige paremini võimendada.

6G võrku arendatakse praegu paljudes maailma ülikoolides kui järgmise põlvkonna sidevõrku, mis on 5G-st kiirem ja töökindlam ning mis hakkab ühendama kõikvõimalikke pisiseadmeid, näiteks nutikaid andureid, mis võivad asuda kõikjal meie ümbruses. See aga tekitab uue suure probleemi: kuidas neid kõiki toita ja laadida? Mõeldamatu on akusid täita sadadel või isegi tuhandetel seadmetel, mis inimest ümbritsevad.

Üks võimalus 6G võrgus andmeid edastada on nähtava valguse spektris, mis tähendab, et info edastamiseks kasutatakse valgussähvatusi. Massachusettsi Amhersti ülikooli teadlaste meeskond leiutas sellise edastuse jaoks odava ja uuendusliku viisi energia kogumiseks, kasutades inimkeha antennina. Seda energiat saab taaskasutada paljude kantavate seadmete või isegi suurema elektroonika toiteks.

Inimkeha on parim võimendi, et suurendada pooli võimet koguda lekkinud raadiosageduslikku energiat. Inimese abiga saab energiat kuni kümme korda rohkem, kui ainult palja mähisega üksi.

«Selle asemel, et kasutada teabe juhtmevabaks saatmiseks raadiosignaale, kasutab meie lahendus LED-ide valgust, mis võivad sisse ja välja lülituda kuni miljon korda sekundis,» ütleb ülikooli info- ja arvutiteaduste professor ning teadustöö vanemautor Jie Xiong. Lahenduse eeliseks on see, et taristu on juba kõikjal olemas – kodud, sõidukid, tänavavalgustid ja kontorid on valgustatud LED-valgusallikatega, mis võivad kõik ka andmeid edastada. «Kõik, millel on kaamera, nagu meie nutitelefonid, tahvelarvutid või sülearvutid, võivad olla aga vastuvõtjaks,» ütleb Xiong.

Xiong ja teadustöö kaasautor info- ja arvutiteaduste magistrant Minhao Cui näitasid veel, et valguskommunikatsiooni süsteemides esineb märkimisväärne energia «leke», kuna LED-id kiirgavad ka raadiolaineid. Kui lekkinud raadiosageduslikku energiat koguda, saaks seda kasutada vastuvõtja toiteks.

Meeskond mähkis kokku vasktraadist antenni, et koguda lekkinud raadiolaineid ning hakati põhjalikumalt uurima, millised kehad aitavad kõige rohkem sellist energiat kokku korjata.

Teadlased tegid üllatava avastuse, millise kehaga saab kõige rohkem energiat koguda.
Teadlased tegid üllatava avastuse, millise kehaga saab kõige rohkem energiat koguda. Foto: UMass

Teadlased katsetasid erinevate igapäevaste kättesaadavate asjadega, kirjutatakse pressiteates. Lõpuks leiti, et kõige efektiivsemaks osutus energiat talletava mähise kokkupuude inimkehaga. 

Meeskond proovis lahendust erinevate disainidega alates traadi jämeduse muutmisest kuni selle kerimiskordade arvuni, kuid ühel hetkel märgati, et antenni efektiivsus sõltub paljuski ka sellest, mida antenn parajasti puudutas.

Näiteks prooviti asetada mähist plastikule, papile, puidule ja terasele, samuti puudutada erineva paksusega seinu, sisse- ja väljalülitatud telefone ning sülearvutit. Siis aga tekkis katsetajatel idee proovida, mis juhtuks, kui mähis puutuks kokku inimkehaga.

Selgus, et inimkeha on parim võimendi, et suurendada pooli võimet koguda lekkinud raadiosageduslikku energiat. Inimese abiga saab energiat kuni kümme korda rohkem, kui ainult palja mähisega üksi.

Inimene on energia kogumisel kõige tõhusam, selgus katsetest. Graafik teadustööst.
Inimene on energia kogumisel kõige tõhusam, selgus katsetest. Graafik teadustööst. Foto: UMass

Nüüd sai aga hakata välja töötama disaini, mis just inimese abiga kõige rohkem vajalikku energiat eraldab. Katsetati kolme lahendust, mis pärast pikki proovimisi sõelale jäid: käevõru, sõrmust ja lihtsalt kehale kinnitatavat pooli.

Käevõru on iseenesest vaid lihtne vasktraadist mähis, mida kantakse võruna käsivarre ülaosas. Kuigi disaini saab kohandada kandmiseks sõrmuse, vöö, jalavõru või kaelakeena, näis käevõru pakkuvat õiget tasakaalu energia kogumise ja kandmismugavuse vahel.

«Lahenduse disain on odav – alla viiekümne sendi,» märgivad autorid. «Käevõru energiatoodang võib ulatuda kuni mikrovatini, millest piisab paljude nutikate andurite toitmiseks. Näiteks saaks niimoodi töötada keha tervise jälgimise andurid, mis vajavad oma harva proovivõtusageduse ja pika puhkerežiimi tõttu vähe energiat.»

Seega ulmetriloogia «Matrix» idees, et inimkeha võiks kasutada tehnikaseadmete efektiivse energiaallikana ehk patareina, leidubki mingi tõetera, mida saab teaduslikult tõestada:

Kommentaarid
Copy
Tagasi üles