Ученые разработали технологию, превращающую повседневные объекты в FM-радиостанции
Представьте, что вы сидите и ждете кого-нибудь в машине, а на глаза вам бросилась афиша концерта известной группы. Что если бы можно было просто настроить радиостанцию в автомобиле таким образом, чтобы ознакомиться с творчеством этого коллектива? Или вы, проходя по улице, видите плакат на автобусной остановке. Что если бы он мог отправить на ваш смартфон ссылку для покупки билетов со скидкой или дать справку о месте проведения мероприятия?
Новая технология, разработанная инженерами Вашингтонского университета, воплощает идею об умных плакатах в реальность, позволяя им напрямую «общаться» со смартфоном или радио в машине. Это возможно благодаря обратному рассеянию — физическому явлению, при котором волны и сигналы отражаются в обратном направлении, то есть по направлению к источнику. Эта технология нашла широкое применение в медицине, астрономии и фотографическом искусстве.
Разработанная учеными система обратного рассеяния использует внешние радиосигналы малой мощности для трансляции сообщений от ближайших объектов на смартфон. Информация отправляется путем отражения FM-радиосигналов из окружающей среды, благодаря чему достигается минимальное энергопотребление.
Структура сигналов FM-радио позволяет накладывать исходный сигнал на сигнал обратного рассеяния, что фактически приводит к дополнительному изменению частоты. Это изменение можно расшифровать как аудиосигнал на обычных FM-приемниках, встроенных в автомобили или смартфоны. Если технология получит соответствующее развитие, в дальнейшем ее можно будет успешно использовать не только для назойливой рекламы, слежки и таргетинга, но и для более полезных вещей.
Технология принимает сигналы от городских радиовещательных башен, а умный плакат или футболка используют маломощный отражатель для управления сигналом таким образом, что тот кодирует нужный звук или данные на верхних диапазонах FM-вещания и отправляет «послание» на свободную частоту FM-приемника смартфона.
«Наша система не создает помех на уже занятых FM-частотах — мы посылаем наши сообщения на соседние, которые никто не использует. Так что мы не нарушим передачу новостей или вашей любимой музыки», — отмечает доцент кафедры компьютерных наук, техники и электротехники Вашингтонского университета Джошуа Смит (Joshua Smith).
Команда ученых предлагает три способа передачи звуковых сигналов методом обратного рассеяния: наложение новых данных поверх существующих сигналов, использование незанятых частот стереовещания или использование соединения между двумя смартфонами для декодирования сообщения.
Помимо плакатов, технологию можно использовать для производства умной одежды, которая передавала бы данные о состоянии организма на мобильное устройство. Рекламные щиты на автобусных остановках могут отправлять цифровой контент о местных достопримечательностях, дорожные знаки — транслировать название перекрестка или сообщать момент, в который безопасно переходить улицу.
Во время тестирования исследователям удалось использовать технику обратного рассеяния, чтобы создать «поющую афишу», которая транслировала музыку группы Simply Three для смартфонов на расстоянии до 4 метров, и для радиоприемников в автомобилях в радиусе 18 метров. Затем ученые попытались повторить то же самое, но уже с одеждой. Тест показал, что если использовать токопроводящие нити в хлопковой футболке, окружающие радиосигналы передадут информацию на смартфон со скоростью 3,2 Килобит/сек.
Афиша с антенной
Прототип умной футболки
В обеих демонстрациях общее энергопотребление системы обратного рассеяния составило 11 мкВТ. Таким образом, в будущем можно обеспечивать питание небольшими литиевыми или солнечными аккумуляторами.
В будущем такая технология с низким энергопотреблением может быть использована, например, для Интернета вещей или в производстве спортивной одежды из смарт-тканей для с датчиками мониторинга и снятия биометрических данных, которая будет передавать данные на мобильное устройство.
Однако воспользоваться такими устройствами смогут не все. Так, жителям Норвегии не удастся примерить умную футболку — в этой стране отказались от FM-вещания в 2017 году. Норвегия начала переход на цифровое вещание еще в 1995 году, и спустя 22 года DAB-радио полностью заняло место FM.
