無電池物聯(lián)網(wǎng):這些微型可打印計(jì)算機(jī)從無線電波中獲取能量
想象一下,一張郵票大小的可打印計(jì)算機(jī),帶有RAM、ROM、機(jī)載傳感器、經(jīng)認(rèn)證的藍(lán)牙、ARM CPU、閃存和安全通信,它不需要電池,可以從周圍無線電波中獲取所有所需的能量。
它的成本,毫不夸張地說,只有幾分錢。
這不是科幻小說。這就是Wiliot藍(lán)牙標(biāo)簽,它可能是物聯(lián)網(wǎng)的未來。
Wiliot芯片是一種無電池的物聯(lián)網(wǎng)芯片,內(nèi)置基于ARM的計(jì)算機(jī)、傳感器和藍(lán)牙。
Wiliot高級副總裁斯蒂芬·斯塔特勒(Stephen Statler)說:“我們正在制造一種郵票大小的計(jì)算機(jī),它通過收集射頻能量來為自身供電。我們周身被能量包圍著,它一直在等待有人來利用它,這就是我們正在做的。這些看起來像標(biāo)簽的計(jì)算機(jī),實(shí)際上是三個(gè)核心的ARM處理器,有RAM、ROM、閃存、安全通信。它基本上是一顆芯片,粘在幾根天線上。”
這也不完全是科學(xué)事實(shí)。
這樣的芯片是存在的,而且它做的和斯塔特勒說的一樣。但目前的成本“不到一美元”。斯塔特勒表示,第二版將在2021年以10至50美分的價(jià)格出售,而第三版的價(jià)格將“降至個(gè)位數(shù)的便士”。
撇開目前的成本不談,Wiliot物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽是一個(gè)工藝奇跡。在一個(gè)微小的可打印標(biāo)簽上,有一個(gè)毫瓦級的ARM處理器,它包含與計(jì)算機(jī)相關(guān)的所有部件:RAM和ROM內(nèi)存、CPU、自定義操作系統(tǒng)和輸入/輸出。輸入來自機(jī)載傳感器的溫度、運(yùn)動(dòng)甚至化學(xué)變化,輸出是基于藍(lán)牙的加密通信,任何支持藍(lán)牙功能的智能手機(jī)都可以讀取。
但是沒有電池,也沒有機(jī)載發(fā)電設(shè)備。
相反,Wiliot物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽捕捉周圍的無線電波,并利用它們在極短的時(shí)間內(nèi)為微型計(jì)算機(jī)供電。換言之,當(dāng)這臺幾乎是顯微鏡下的小型計(jì)算機(jī)工作時(shí),它每次運(yùn)行大約一秒鐘。
無電池的Wiliot可打印計(jì)算機(jī),帶有機(jī)載傳感器和ARM處理器。
斯塔特勒說:“我們被這片能量的海洋包圍著。我們有調(diào)頻收音機(jī)、數(shù)字收音機(jī),有電視。手機(jī)信號也有很多種:3G、5G……全部使用不同帶寬的所有負(fù)載。還有Wi-Fi,控制燈光的ZigBee?,F(xiàn)在,亞馬遜的一些攝像頭和門鈴使用了一種名為LoRa的技術(shù),頻率為900MHz。”
當(dāng)然,所有這些信號都很微弱。Wiliot所做的就是捕獲這些非常微弱的信號,將它們“吸收”到芯片中,然后運(yùn)行計(jì)算機(jī)。因?yàn)闆]有電池,標(biāo)簽更小,更環(huán)保,也更便宜。
但最重要的是,沒有電池意味著永遠(yuǎn)不必更換電池。
這表示客戶可以將物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)簽嵌入到任何想要的東西中:組件、產(chǎn)品、服裝、包裝……斯塔特勒說,所有這些成本都很低,而且無需維護(hù)。
這帶來了許多可能性:
·跟蹤藥物的位置和溫度(如COVID-19疫苗必須保持在一定溫度以下)
·確保食品不會(huì)因溫度過高而影響食用
·檢查容器中液體的水平
·檢查液體的稠度或稀釋度
·感應(yīng)電路斷開或連接中斷
所有這些感知實(shí)際上都是在云端巧妙完成的。該芯片可以通過向云端報(bào)告無線電信號屬性的變化來感知液體稠度的化學(xué)變化,云分析可以解釋這些變化并報(bào)告實(shí)際發(fā)生的情況。與此類似,芯片上沒有溫度計(jì),而檢測溫度變化的原始傳感器只在局部發(fā)生。相反,基于云的代碼解釋環(huán)境變化。
當(dāng)技術(shù)只需幾分錢的價(jià)格就能觸手可及時(shí),這將改變游戲規(guī)則。但改變游戲規(guī)則的不僅僅是標(biāo)簽的成本,還有傳感基礎(chǔ)設(shè)施的成本。
顯然,傳統(tǒng)的RFID標(biāo)簽需要昂貴的傳感技術(shù)。
斯塔特勒說:“他們往往擁有非常昂貴的基礎(chǔ)設(shè)施,與手機(jī)或其他藍(lán)牙設(shè)備的成本相比,要花費(fèi)上萬美元。而Wiliot標(biāo)簽的成本是基礎(chǔ)設(shè)施的成本,因此要低得多?!?/p>
降低成本是物聯(lián)網(wǎng)普及的關(guān)鍵。業(yè)界已經(jīng)將基本物聯(lián)網(wǎng)傳感器的成本降至40美分左右,約為2004年的三分之一。但降低基礎(chǔ)設(shè)施成本以及避免高額的移動(dòng)通信費(fèi)用等隱性成本,也很重要。
根據(jù)微軟的數(shù)據(jù),物聯(lián)網(wǎng)傳感器的平均成本。
Wiliot計(jì)劃將其標(biāo)簽價(jià)格降至這個(gè)水平,但RFID標(biāo)簽成本也將繼續(xù)降低。核心的區(qū)別將是微型計(jì)算機(jī)Wiliot在其傳感器上提供的附加功能。
這正是斯塔特勒想要做的。
這包括供應(yīng)鏈和需求鏈,通過實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地了解每一種產(chǎn)品的每個(gè)組成部分的位置,并將生產(chǎn)過程安排到近乎完美的程度,企業(yè)可以在全球范圍內(nèi)減少20-30%的閑置時(shí)間。全球潛在儲蓄有數(shù)千億美元。
這也包括驗(yàn)證和管理個(gè)人擁有的資產(chǎn),比如服裝。這就是芯片的安全加密通信能力變得重要的地方。
斯塔特勒稱:“我花了很多錢買的這塊手表或這套西裝,我想知道它真的就是Calvin Klein的西裝,所以該芯片還要具有防偽功能。而且,如果商店里的產(chǎn)品是聯(lián)網(wǎng)的,那我們?yōu)槭裁催€需要一臺收銀機(jī)呢,為什么不直接拿著它走出商店,帶回家呢?”
當(dāng)然,不僅僅是初次購買。如果有人想轉(zhuǎn)售一件物品,該芯片也可以證明其真?zhèn)?。用戶還可以向買家提供物品的數(shù)字歷史,包括使用時(shí)間和磨損信息。
芯片的加密對于公司和個(gè)人的安全都很重要。
物聯(lián)網(wǎng)是網(wǎng)絡(luò)安全最大的風(fēng)險(xiǎn)因素之一?!凹词挂慌_設(shè)備被病毒襲擊的幾率很小,但企業(yè)引入大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,可能會(huì)造成重大的安全風(fēng)險(xiǎn)?!狈啦《痉桨柑峁┥藺vast表示。
開發(fā)公司IntellectSoft表示:“物聯(lián)網(wǎng)在很多方面都很棒,但不幸的是,技術(shù)還不夠成熟,也不完全安全?!?/p>
然而,如果做得好,它將帶來以前難以想象的發(fā)展機(jī)會(huì)。
斯塔特勒說:“這就是循環(huán)經(jīng)濟(jì)的切入點(diǎn)……例如,有了它,用戶可以騰出衣柜里的空間,用戶所用的洗衣機(jī)還會(huì)告訴他,‘哦,我知道這個(gè)產(chǎn)品,知道這個(gè)序列號,知道該怎么照顧它,我可以調(diào)整洗滌設(shè)置,甚至能認(rèn)出用戶是什么時(shí)候把紅襯衫和白襯衫同時(shí)放進(jìn)洗衣機(jī)的。’”
產(chǎn)品回收也是一樣:要回收的產(chǎn)品可以自己告訴回收者它們是什么。這將使有價(jià)值的資源得到更有效的利用和回收。
就目前而言,這些都是未來的事情。Wiliot已經(jīng)從亞馬遜、三星、高通和RFID巨頭艾利丹尼森等投資者那里籌集了3000萬美元,以實(shí)現(xiàn)這一愿景。但要真正完整地實(shí)現(xiàn)這一愿景,還有很多事情要做。
這的確是一個(gè)宏大的愿景。
“這是一個(gè)萬物互聯(lián)的世界,我們可以通過制造更少的東西來擁有一個(gè)更清潔的星球,它的壽命更長,質(zhì)量更好。” 斯塔特勒說。