作者简介：猛犸，科学作者、译者。曾出版《未来在现实的第几层》、翻译《虚拟现实：从阿凡达到永生》等。 

最近在一次学术会议上，迪斯尼研究院和华盛顿大学的研究者们，展示了一种无需电力的计算设备。这条新闻一出，引发了诸多对未来可能性的讨论。手机终于可以不用电了吗？人们终于可以摆脱电线的束缚了吗？新一代计算革命就要来临了吗？

可惜的是，这项研究并不能让我们彻底摆脱电线。不过，这种并不算新的技术，可能会给我们的未来生活带来新的想象空间。

为什么计算机可以不用电

 2014年，在美国电气与电子工程师协会（IEEE）旗下的一本期刊上，曾经发表过一篇文章，谈到了一种新型计算技术。这篇文章的作者之一是约书亚·史密斯，曾供职于英特尔研究院和华盛顿大学。史密斯曾经在无线供电方面做过许多研究，从隔空共振传输电能的线圈，到无需更换电池的心脏起搏器。现在，他和同事们一起，正在开发一种无需电力的微型计算机，不仅能计算，还能与其他设备通信。

当然，物理规则不允许能量凭空出现。当时研究者们开发的技术叫做“射频供能计算机”，即只用外界射频信号来作为能量来源。从典型射频信号中获取的电量不多；但计算机所需的能源也在遵循摩尔定律而快速减少。最终，小型计算设备的功率达到了微瓦级，大致相当于可以从射频源获得的功率。现在，这种技术叫做 WISP，即“无线识别和传感平台”。

其原理和我们公交卡里的芯片类似。当在一个电磁场中时，计算设备的天线上将会产生感应电流，而射频能量收集电路将天线上的交流电转换成直流电，并且为一个存储电容充电。这套能量收集电路是由二极管和电容构成的，以多级方式提升输出电压。电容器可以以一个稳定的电压水平上计算芯片供电；而只有当存在射频信号时，能量收集电路才会打开。

在通信上，使用了“后向散射通信”方式，它的工作原理是调节现有射频信号的反射。当射频信号入射到适配的天线中时，大部分会被吸收，而通过改变射频信号的反射或吸收，后向散射通信可以编码信息，同时几乎不消耗能量。如果把传统的通信想像成用手电筒照射着接收端，用莫尔斯编码的方式打开和关闭开关的话，那么后向散射通信就像是拿着一面镜子把阳光反射到接收端，并且时不时转一下镜子的方向。

这套平台从2009年开始，就已经在英特尔的研究实验室和华盛顿大学运行了。现在这套开源系统已经有了许多用户，虽然性能还不算高，但效果非常显著，因为它展示了一种新的可能性。

越来越近的新未来

WISP 已经引起了研究者的兴趣，在未来几年内，它会从一个研究方向转变为商品。

在2014年，研究者们就已经通过几个原型证明了 WISP 的能力。其中一个原型是遥测系统，可以在蜻蜓飞行时从它的脑和肌肉中收集数据。这种又小又轻的设备证明，更小、更不引人注意的可穿戴和植入式计算设备对于其他物种——包括人类在内——来说也是可行的。开发的设备没有电池，仅重36毫克。它可以以很高的频率收集运动中神经元的活动，并且以相当不错的带宽传输这些数据。

显然，这种技术最大的应用空间应该是物联网。物联网对电力的要求正在变得越来越大。无处不在的传感器和可以彼此通信的小设备变得越来越多，维护它们运行时所需的电力正在变得越来越让人头痛。电源线捆住了这些设备，限制了它们的行动自由；而同时电池变得更重、更大也更贵，不仅增加了维护的需要，对环境的影响也正在日益加重。

而和太阳能相比，射频供电可能是更有前途的发展方向。使用射频信号供电并不会影响通信，而来自电视广播、蜂窝移动通信之类的射频信号在城市环境中也十分常见。与太阳能或机械振动这样的能源不同，射频信号可以昼夜给设备供电，无论是建筑物内部还是外部，也无论是静止的还是运动。从工业设计角度看，射频信号也很有吸引力。信号可以穿透塑料外壳，而无需深色的太阳能面板。而且，通过使用大多数移动设备已经具有的天线，就可以通过设备天线来收集来自射频信号的电能，不必重新设计外观。

现在在 WISP 平台上运行的计算设备，时钟频率和功能已经和一些运动手环的处理器相当，还能支持其他传感设备，例如加速感应器和温度传感器。它们无需电源接口，不需要换电池，也不需要任何有线连接。

制约物联网发展的难题之一就是对所需电力的维护，而WISP 这种从环境中取电的技术，显然会让物联网技术迈上一个新台阶。最终，我们身边会围绕着为数众多的传感器和计算设备，时时刻刻为我们的需要待命，而我们却完全不必意识到它们的存在。