開著燈,手機便能有電能打電話和上網(wǎng),這聽起來很酷炫,但這項超前的技術一直都在實驗室環(huán)境當中發(fā)生。對于普通人來說,這個項目還有多久走出實驗室?會讓我們的生活產(chǎn)生怎樣的變化?
微軟亞洲研究院的沈國斌博士就在做“可見光通訊”。他最早做室內(nèi)定位的研究,2012年的時候開始研究可見光通訊,就是室內(nèi)的光源怎樣確定人的位置。去年,他所帶的團隊獲得了全球的室內(nèi)定位比賽IPSN的第二名。
光究竟是怎樣傳輸信息的?
早在2004年,IEEE雜志上就有論文解釋通過發(fā)光二極管(也就是LED燈管)提供無線網(wǎng)絡連接的方法,具體的原理是這樣的:
LED燈本來就是一個半導體芯片,跟傳統(tǒng)的燈絲是不一樣的是,芯片可以特別快地開關,例如使用交流電的燈是60赫茲,人類眼球無法識別燈光閃動。在一開一關的時候,光就有方波了,經(jīng)過調(diào)制就可以傳信息了,跟我們平常使用的電話的無線電通訊無異。
目前全球的多所大學都有相關的研究項目,他們大多數(shù)都在實驗室進行。在2012年,通訊業(yè)雜志IEEE上就曾經(jīng)發(fā)表一篇讓可見光傳輸速率達到96Mbps的論文。
到2013年年底,上海復旦大學的實驗室里已經(jīng)可以讓光一盞功率為1W的LED燈珠,提供燈光下的4臺電腦上網(wǎng),最高速率可達3.25Gbps,平均上網(wǎng)速率達到150Mbps。
微軟亞研早前也在做這方面的研究。和實驗室將把光到設備的傳輸速率拉峰值極限的嘗試不太一樣,想要研究這種技術在普通電子設備上的可能性,于是他的團隊就在淘寶買了便宜的LCD面板,幾塊錢的太陽能電池板、電路板和可以進行試驗。
目前,沈國斌的團隊研究了如何用逆向反射器(Retro-Reflector),其實就是一種反光鏡,將光線原路反射回到LED燈上,形成了LED和電子設備間相互通訊。
他們已經(jīng)能做到,在燈光1兆的開關頻率之下,從燈光到設備的下行速度達到10kb/s,而從設備反光的上行速度達到0.5kb/s。
在微軟的亞洲研發(fā)中心,我們看到了這個用價格低廉的組件做成的試驗品:不需要充電線,也沒有Wi-Fi信號,只有一塊裝有LCD屏幕、反射鏡和太陽能板的類似手機大小的設備。點亮LED燈泡的手電筒直射,設備便亮起來,并且開始傳輸數(shù)據(jù)。LED燈變成了一個普通設備的能量源和信息源。
智能交通路牌、無需充電的物聯(lián)網(wǎng)設備
試試想象這樣的場景——車燈照到了路邊的路牌,路牌馬上可以給車輛導航儀傳輸附近的路況,告訴你到達目的地最通暢的道路;早上起來一開燈,空氣檢測儀就能會告訴你室外的空氣質量、溫度和濕度如何,而這檢測儀的顯示屏就一直掛在床頭,不需要充電,也不需要連接Wi-Fi或者藍牙。
沈國斌博士說,智能的路牌、不需要充電的物聯(lián)網(wǎng)設備上述可能就是他們認為的可見光通訊的未來的樣子。聽起來很美,但現(xiàn)在依然停留在理論階段。
“我們第一個思路就是想去和產(chǎn)品部門討論,看看這個東西有沒有可能放到微軟的大的產(chǎn)品藍圖里面去,無論是我們設計,還是我們的想法,只要他們能夠接受,我們就會很高興?!?/p>
但要實現(xiàn)這些其實并不容易,需要推出改造好的LED燈具,還需要推出有逆向發(fā)射器的電子產(chǎn)品同時推向市場售賣。而對于一個公司來說,光是從技術到產(chǎn)品,需要配合的相關團隊有太多。
研究和產(chǎn)品之間的距離有多遠?
1880年,加拿大發(fā)明家亞歷山大?貝爾發(fā)現(xiàn)了一個有趣的玩法:通過調(diào)節(jié)光束的變化,傳遞語音信號,可以進行雙方無線對話——這就是人類第一次實現(xiàn)無線電話,利用的就是可見光通訊。
貝爾為此發(fā)明申請專利的時候,連電力都沒有出現(xiàn),他也認為這“光電話”沒有任何實用價值。
事實上,無論是什么科研項目,在一個做產(chǎn)品的企業(yè),產(chǎn)品部門依然是主導。產(chǎn)品部門有一些問題待解決的時候,根據(jù)此開發(fā)的技術是很快可以用到產(chǎn)品之上,而沒有相關的產(chǎn)品計劃的時候,將基礎研究成果轉化成產(chǎn)品十分有難度。
“這種情況下,研究院的任務就是把這些很酷的技術通過發(fā)論文或者是內(nèi)部的demo讓產(chǎn)品部門了解,希望他們在下一次做產(chǎn)品計劃的時候會考慮這個技術。”沈國斌這么說。