Nel 1945, una copia in legno intagliata a mano del Gran Sigillo degli Stati Uniti fu appesa nello studio residenziale dell'ambasciatore americano in Unione Sovietica. I dettagli erano notevoli: ogni piuma sulle ali dell'aquila era delicatamente definita, il becco curvo proprio così. Ma questo non è stato ciò che ha reso il pezzo sorprendente.
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Era anche un bug.
Il sigillo è stato presentato all'ambasciatore come un gesto pacifico da una delegazione della Young Pioneer Organization of the Soviet Union. Ma nascosto nell'opera d'arte, proprio sotto il becco dell'uccello, c'era un dispositivo di ascolto. Non aveva batteria o elettronica attiva, rendendolo praticamente non rilevabile. In effetti, non è stato trovato per sette anni.
Ora, un team di ricercatori dell'Università di Washington a Seattle sta ancora una volta sfruttando una tecnologia simile per un'operazione altrettanto sorprendente, ma meno nascosta: telefoni cellulari senza batteria.
Sebbene sia improbabile che il design sostituirà mai i nostri smartphone assetati di potere, la tecnologia ha la promessa di aiutare in un pizzico. "Supponiamo che tu sia bloccato da qualche parte e il tuo telefono si esaurisca", dice Vamsi Talla, che ha lavorato al progetto mentre era un ricercatore associato all'Università di Washington. "Potresti ancora effettuare una chiamata al 911, che potrebbe essere un vero toccasana".
Con un normale telefono cellulare, ci sono due cose che consumano molta energia, dice Talla. Innanzitutto, il telefono deve convertire la voce (un segnale analogico) in un segnale digitale. In secondo luogo, trasmette quel segnale sotto forma di frequenze radio a una torre.
Quindi il team ha rimosso questi componenti dal loro telefono riprogettato. Invece, hanno usato i principi di base della tecnologia dell'era sovietica per rielaborare il funzionamento del dispositivo.
Nel caso del Great Seal Bug, le voci all'interno della stanza facevano vibrare un piccolo diaframma nascosto nella struttura e cambiavano la risonanza della cavità interna. Per ascoltare, gli impazienti agenti sovietici per la strada dovrebbero solo focalizzare la giusta frequenza di onde radio nella direzione del sigillo, che ha attivato un'antenna all'interno del bug. Quindi potevano raccogliere i riflessi rimbalzati indietro, noto anche come backscatter.
Nel caso di un telefono senza batteria, un segnale radio viene costantemente emesso da una stazione base remota. Quando una persona parla nel dispositivo, queste frequenze vengono riflesse sulla stazione base. È quindi compito della stazione base connettersi alla rete cellulare e trasmettere la chiamata.
"Non puoi infrangere le leggi della fisica", afferma Talla. "Se qualcosa deve fare molto lavoro, allora ha bisogno di molta energia". Quindi, invece del telefono che svolge gran parte del lavoro, la stazione base diventa una centrale di comunicazione. Il telefono stesso consuma solo pochi microwatt di energia, raccogliendo energia dalle onde radio ambientali o dalla luce. Per l'energia solare, il dispositivo utilizza un piccolo fotodiodo (1 cm quadrato).
Per ora, il sistema è abbastanza rudimentale, costruito completamente con componenti standard. L'utente indossa le cuffie per ascoltare la chiamata. Non ha schermo e sembra un po 'come una scheda di un computer con un tastierino numerico sensibile al tocco. È anche più un walkie-talkie che un telefono, dice Talla. "Puoi parlare o ricevere in un unico momento." Per parlare, l'utente preme un pulsante e parla nel gadget.
Per questi primi prototipi, che i ricercatori hanno richiesto un brevetto, la qualità del suono non è eccezionale e l'utente deve trovarsi a una distanza di 50 piedi dalla stazione base affinché il telefono funzioni. Sebbene i ricercatori sperino di migliorare l'autonomia, è probabile che il telefono non sia qualcosa a cui le persone in località remote potranno facilmente rivolgersi in caso di problemi.
"Nel complesso quello che stanno facendo è molto interessante e stanno perseguendo un obiettivo che tutti vorrebbero e ucciderebbero", afferma David Blaauw, un ingegnere elettrico la cui ricerca presso l'Università del Michigan enfatizza la progettazione a basso consumo. "È un'implementazione molto bella ed è un sistema molto completo che stanno dimostrando, ma ci sono alcuni problemi che sembrano essere in qualche modo fondamentali per la progettazione."
Per uno, afferma Blaauw, che non era coinvolto nella ricerca, la portata del telefono sarà difficile da aumentare perché la potenza del segnale diminuisce fortemente con la distanza. E usando il backscattering, il segnale deve viaggiare abbastanza lontano. "Il segnale deve passare dalla base al telefono cellulare e poi essere riflesso passivamente e poi tornare alla stazione base", dice. "Ecco perché ottengono decine di metri non centinaia di metri o chilometri, che è ciò che i moderni telefoni cellulari ottengono". In effetti, gli esperti di telecomunicazioni affermano che un moderno telefono cellulare può collegarsi a una torre a più di 20 miglia di distanza.
L'altro problema, afferma Blaauw, potrebbe essere l'interferenza. Poiché la stazione base sta lavorando per rilevare il piccolo cambiamento nelle onde radio riflesse passivamente, più telefoni che funzionano contemporaneamente potrebbero rendere difficile individuare il segnale corretto in tutto il rumore. Ma Talla afferma che stanno lavorando per risolvere questo problema nei futuri prototipi, utilizzando la stazione base per ulteriori elaborazioni e filtri.
Il team sta continuando a lavorare sul telefono senza batteria in collaborazione con Jeeva Wireless, una società spin-off della ricerca del laboratorio focalizzata sulla commercializzazione di Wi-Fi a bassissima potenza. Talla, attualmente CTO di Jeeva, afferma che hanno in programma di incorporare una fotocamera per le immagini e le funzionalità di messaggistica utilizzando uno schermo E-ink, la stessa tecnologia attualmente presente in Kindle e altri e-reader. Un altro possibile futuro per il gadget sarebbe quello di incorporarlo in un normale smartphone, afferma Talla. In questo modo, se la batteria si scarica, l'utente può comunque effettuare chiamate di emergenza. In ogni caso, sperano di migliorare la qualità delle chiamate sviluppando un microfono appositamente progettato per il backscatter.
Secondo Talla, il dispositivo ha un futuro brillante con le tecnologie di prossima generazione. "Un'opzione del 5G renderebbe la nostra tecnologia più pratica", afferma. Con il 5G, le aziende stanno pianificando di spostare le stazioni base cellulari molto più vicine tra loro per consentire velocità dati più elevate. Per il telefono cellulare senza batteria, il passaggio a torri cellulari più vicine aumenterebbe la copertura, in particolare negli ambienti urbani.
Sebbene l'idea sia intrigante, passerà molto tempo prima che i telefoni cellulari senza batteria arrivino sul mercato. Per ora, almeno, dovrai comunque tenere a portata di mano quel cavo di ricarica aggiuntivo.
