儘管筆記型電腦、手機和其他小工具為我們提供了非凡的移動性,但我們只能在電池續航時間內自由漫遊。麻省理工學院的光子學研究員馬林·索爾賈希奇希望透過無線輸電或WiTricity來消除這種束縛。
索爾賈希奇從天花板上懸掛了一個直徑為0.6米(兩英尺)的銅線圈,然後在約2.1米(七英尺)遠的地方懸掛了另一個線圈,並從中垂下了一個60瓦的燈泡。當他將第一個線圈插入電源時,第二個線圈上的燈泡亮了起來。第一個線圈中的電流建立了一個磁場,該磁場在第二個線圈中感應出電流。
許多電機都利用了這種效應,但通常感應只能在幾毫米的間隙中工作,並且隨著距離的增加而迅速衰減。索爾賈希奇調整了他的線圈以產生共振,從而實現了在一定距離上的高效能量交換。他的系統的未來應用可能使筆記型電腦和手機在配備共振發射器的房間內充電。
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人類剪斷電線的衝動由來已久。蘋果釋出了iPhone作為終極無線介面,人們排隊支付600美元購買它。這款手持裝置結合了先進行動電話和最新iPod的所有功能,從而使使用者可以自由漫步,同時撥打電話、訪問網路、傳送簡訊和電子郵件、拍照、聽音樂和觀看影片。儘管早期的某些手機也提供了許多這些功能,但iPhone的全尺寸“多點觸控”螢幕為客戶提供了更大的靈活性,包括使用標準鍵盤進行訊息傳遞、YouTube影片流和視覺化語音郵件列表——更不用說訪問iTunes了,iTunes是迄今為止占主導地位的線上音樂來源。
無線感測器也獲得了靈活性。它們被縮小到米粒或灰塵的大小,可以監視化學和生物武器,或檢查土壤中的水分含量。它們已經在改變人們監控世界的方式。然而,一個主要的障礙是如何知道這種隨機分佈的感測器網路是否在覆蓋範圍上留有空白,或者感測器的範圍是否重疊,從而浪費它們可能攜帶的寶貴電力。
羅伯特·格里斯特,伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校的數學家,以及波莫納學院的數學教授文·德·席爾瓦利用數學同調科學來回答這兩個問題。同調分析形狀內的點、線和幾何排列。透過將感測器視為點,將感測器對視為邊,並將邊的集合視為形狀,格里斯特和德·席爾瓦設計了可以判斷灑布的感測器網路是否重疊或留有空白的演算法。
格里斯特和德·席爾瓦的演算法的優點在於,它們只需要知道哪些感測器在彼此的範圍內,而不需要知道每個感測器的實際位置;它們消除了對昂貴的全球定位電路或手動電路對映的需求。瞭解空白和重疊的位置後,網路運營商可以提高某些感測器的功率,或戰略性地新增新感測器以填補空白點。