不用電池的物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng),Internet of Things(IoT),借助傳感器與軟件,把實(shí)體對(duì)象連接互聯(lián)網(wǎng),來收集、分析、運(yùn)算、傳送信息,增加實(shí)體對(duì)象的運(yùn)作功能。
這些可連網(wǎng)的「物」,從工業(yè)到生活越來越多,IBM最早預(yù)估2015年就會(huì)有一兆個(gè)物件連網(wǎng),最近的具體估算是2018年有220億個(gè)對(duì)象連網(wǎng),近年的軟硬件多設(shè)計(jì)連網(wǎng)功能,預(yù)估2025年會(huì)增加到380億,而2030年會(huì)成長到500億個(gè)連網(wǎng)物件。
數(shù)量增大,問題漸漸凸顯,因?yàn)樵絹碓蕉嗟臒o線連網(wǎng)對(duì)象,所用能源都是電池,電池有壽命需要人工更換,尤其在工業(yè)上,許多傳感器受制于電池而降低功能,例如減少數(shù)據(jù)傳送延長電池壽命,或受電池大小或重量的限制減低功能,最怕是正當(dāng)重要運(yùn)作,電池突然減弱,更不用說長期使用電池對(duì)身體健康有害,對(duì)環(huán)境造成污染。
2017年京都超大型集體電路會(huì)議,有人提出工業(yè)用無線網(wǎng)絡(luò)電池壽命達(dá)十年的論文,可見早有人預(yù)見電池問題。
看起來物聯(lián)網(wǎng)的問題不在「網(wǎng)」,而在「物」,也就是物的能源。生活上小的電器換個(gè)電池不是一回事,在工業(yè)上卻是大事,有時(shí)候更換的成本大于電池,如果一個(gè)工廠連網(wǎng)對(duì)象的數(shù)量很多,更換電池可能疲于奔命。
有人用IBM一兆件連網(wǎng)物、一兆個(gè)電池,做有趣的比喻,就算電池有十年壽命,那每天也要更換2億7千萬個(gè)電池,如果電池壽命沒有十年、僅有兩年,那全球每個(gè)人每隔五天,就要去什么地方幫忙換個(gè)電池。
兩位MIT的同學(xué),Ben Calhoun與Dave Wentzloff,現(xiàn)在分別是美國維吉尼亞與密西根大學(xué)的教授,也是Everactive公司的創(chuàng)辦人,他們的專長是超低功耗電路(Ultra Low Power Circuits)的研究,認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)大只有一種方式,就是不用電池,改以超低功耗的電路設(shè)計(jì),與超低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)。
這樣與互聯(lián)網(wǎng)銜接,不但耗電量小,而且能自動(dòng)從周遭環(huán)境,如室內(nèi)陽光、熱能變化、無線電波、振動(dòng)等取得能源,成為自帶動(dòng)能的設(shè)備。
這個(gè)設(shè)備首先用在蒸氣祛水器(Steam Trap)的監(jiān)視,蒸氣雖然是很久的技術(shù),但工業(yè)上仍多處用來制造能源,祛水器排除蒸氣管路的冷凝水,使管路中的蒸氣順暢運(yùn)作,如果故障,不但浪費(fèi)能源,嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致停機(jī),甚至有爆炸的危險(xiǎn)。這些祛水器有的深埋地下、有的安裝高層樓,維護(hù)極為不易。
兩位教授的超低功耗無線網(wǎng)絡(luò)傳感器,吸引了制造祛水器的Armstrong公司,合作發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的蒸氣祛水監(jiān)視器,就在去年為一座工廠安裝了1,200個(gè)物聯(lián)網(wǎng)祛水監(jiān)視器,為廠家節(jié)省了250萬美元的能源費(fèi),也減少34,000噸CO2的排放,等于7,000輛汽車從路上消失一年,也同時(shí)免于6,000萬加侖(2億2,700萬公升)的水流失。
不用電池,不僅省事,也是讓大家快樂的一件事,當(dāng)RFID出現(xiàn)用在很多卡片上,對(duì)著門一晃,門就開了,感覺進(jìn)入了先進(jìn)的數(shù)字時(shí)代。
手機(jī)已經(jīng)成為我們身體的另一個(gè)器官,讓我們成為人機(jī)同體的未來人,卻要讓我們?nèi)淌懿煌5某潆姡恢凸牡慕M件能不能放進(jìn)手機(jī),在電力不足時(shí)還能維持基本運(yùn)作,這當(dāng)然是外行話。不過消費(fèi)電子、特別是連網(wǎng)的穿戴精品,像是項(xiàng)鏈、耳環(huán)、手表,應(yīng)是另一市場(chǎng)。
盡管如此,兩位教授現(xiàn)在更關(guān)切疫后的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇,疫情使人力減少,在重新評(píng)估新的營運(yùn)之際,更需要對(duì)不容易取得信息的異地實(shí)時(shí)掌控。
Calhoun教授說,我們相信未來所有的環(huán)境與資產(chǎn),都會(huì)被妥善的監(jiān)控,提供足夠的信息給計(jì)算機(jī)運(yùn)算,讓世界更有效率、更安全,讓生活更美好。而我們Everactive公司,要成為這一愿景的一員,不需電池的技術(shù),正朝著這一方向進(jìn)展。