大概一百多年前,被称作世界上最接近神的男人尼古拉·特斯拉发明出了特斯拉线圈,还提出用地球作为载体实现全球无线供电的惊人设想。因为太过超前,也太过领先时代,没人能理解,最终也不了了之。
如今,日本千叶大学借助机器学习技术,开发出一种新型的无线充电(供电)方案。不管连接的设备是什么样,功耗有多大变化,它都能稳定而高效地供电,或许为未来真正实现“全无线”社会打下基础。这份研究成果已于7月18日刊登在《IEEE电路与系统汇刊》上。
是不是觉得信息像炸弹一样砸过来,有点跟不上节奏?别着急,今天咱们就慢慢来,把这个事儿掰开了细细讲。
先问你个挺扎心的问题:每天为了各种充电线低头弯腰的次数,有多少个?
手机、电脑、耳机、手表……咱们活在一个前所未有的电子时代,但同时也被那么一堆乱糟糟、不好整理的充电线搞得头疼不已。
可你可能还不清楚,早在一百多年前,曾经有个人天才设法想把这一切给彻底解决掉。
他就是尼古拉·特斯拉(Nikola Tesla)。
这位大神的志向可没打算只给你的手机隔空充充电那点小事儿,他梦想的是实现全球的无线供电。借助他设计的“沃登克里弗塔”,把电能输送到大地里,让全世界的飞机、轮船、工厂,乃至每家每户,都能像听广播一样,随时随地免费得到电力。
可惜啊,受限于资金和那个时代的条件,特斯拉那疯狂的梦想最终没能实现,那座高耸的塔也变成了废铁。他的想法变成了一个传说,一个几乎属于科幻的“神话”。
也许你会觉得,咱们现在不是已经有无线充电了嘛?
确实如此,不过目前的无线充电,更多像个“近视眼”,不光速度慢,位置对不上也不行。更倒霉的是,它还有个技术上的硬伤,就是得靠负载才能工作。
就是说呀,一换设备,充电效率立马跌跟头。
比方说,你的手机从1%充到80%的过程算是一个“负载”,再从80%充到100%又是一段“负载”。老式的无线充电系统在负载变化的时候,电压就像过山车一样忽高忽低,结果好多能量都变成热炒掉了,效率就打了折扣。
所以啊,咱们总觉得无线充电没啥用,远没有一根快充线来得畅快淋漓。
就在大家都觉得无线充电就只能这么一般般挺着的时候,日本千巴大学的関谷浩朗(Hiroo Sekiya)教授团队,一举带来了一份“绝招”,登上了《IEEE电路与系统汇刊》。
他们的方法其实挺直白,就是让AI帮忙规划电路!
很早之前,工程师们都是拿着计算器,按照那些理想化的公式去设计电路。这次,日本团队倒是另辟蹊径:
他们用复杂的微分方程搭建了一个贴近实际的模型,把现实中可能影响效率的各种因素(比如微小的电容差异、环境变化啥的)全部考虑进去。
他们启动了一个名叫“遗传算法”的机器学习模型,可以看成一个永不疲倦的“超级大脑”,在虚拟空间里不停地进行几百万甚至上千万次的电路设计尝试。
每次设计,AI都会根据“电压稳定性、效率是否高”等指标打个分,然后它像生物进化一样,把那些得分低的方案给淘汰掉,只留下那些“优良基因”,不断反复优化,直到找到那个几乎完美的“天选之子”——一个几乎不会因为负载变化而受影响的电路方案。
效果出来后,结果真是让人惊掉了下巴,数据表现得棒极了,简直令人难以置信!
电压起伏方面,老式系统最高能到18%,不过用上AI设计的那套,基本都卡在了5%以内,差距是真的大!
整体表现来说,不管是在什么负载条件下,这套新系统的效率都能稳稳地飙到86.7%,效果相当给力!
也就是说,不管你给哪个设备充电,也不管设备当前的电量是多少,它都能稳稳当当,高效地输出能量。那一直困扰业界已久的“负载依赖”问题,也终于被AI给解决了。
你可能会想,这不还是在近距离充电嘛?和特斯拉的全球输电系统又有什么关系呢?
关系可真大啦!
这次的突破,真正的意思在于它从根本上搞定了无线电能传输的稳定性和效率这两个关键难题。就像人们掌握了火之后,才有了后来的蒸汽机和内燃机一样,意义非常巨大。
有了这块基石,前景真是无限宽广呀。
真正的智能家居来了:你的电视、音响、台灯、扫地机器人……家里再也找不到一根电线,所有设备都能随时供电,用得挺方便。
电动汽车新潮来袭:只要在铺设无线供电系统的公路上行驶,就可以一边开车一边充电,完全不用担心续航问题啦。
医疗植入设备,比如心脏起搏器啥的,现在都能做到不用开刀就充电,这样一来,患者的生活品质也大大提高,轻松不少。
关谷浩郎教授也坦言:我们挺有底气,这项研究是走向完全无线路的社会的重要一步。我们的期望是在未来5到10年,把无线供电推向普及,让大家都能用得方便。
这代表着什么呢?未来的能量,说不定会像现在的Wi-Fi信号一样,没有形状、没有感觉,却无时无刻都在我们身边。
虽然咱们或许难以彻底实现特斯拉那种靠地球磁场获取“免费电力”的梦想,但日本科学家的这项创新,用一种更切实、更高效的方法,沿袭了特斯拉的遗志。
一百多年来被电线拴着的人类,终究迎来了摆脱束缚的希望之光。
这个崭新的时代会不会到来呢?咱们就静待它的到来吧!
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