Технологии будущего: разработана уникальная система беспроводной передачи энергии
Беспроводная передача энергии (WPT) уже используется повсеместно — от зарядки смартфонов и носимой электроники до индукционных плит и медицинских сенсоров. Принцип ее работы во многом напоминает радиопередачу: передатчик генерирует электромагнитную волну определенной частоты, а приемник, настроенный на ту же частоту, улавливает ее и превращает в электричество. Однако у существующих систем есть серьезное ограничение — они зависят от нагрузки, то есть эффективность передачи энергии напрямую определяется тем, какое именно устройство подключено к источнику.
На практике это приводит к заметным проблемам. Например, аккумулятор смартфона в процессе зарядки меняет свое сопротивление. Для системы, чувствительной к нагрузке, это оборачивается скачками напряжения. В результате устройство может заряжаться медленнее или даже повреждаться. Крупные батареи — например, в электромобилях — еще более уязвимы.
Команда ученых под руководством профессора Хиро Сэкия из Университета Чиба (Япония) решила подойти к задаче иначе. Ученые построили виртуальную модель системы передачи энергии и позволили искусственному интеллекту протестировать ее в тысячах симуляций. Нейросеть анализировала, насколько эффективно работает система: сколько энергии теряется в виде тепла, насколько стабилен сигнал, как меняется напряжение. На основе метода проб и ошибок алгоритм постепенно «обучал» систему работать максимально эффективно, сводя колебания к минимуму.
Результаты оказались впечатляющими. Там, где в традиционных, зависимых от нагрузки, системах колебания напряжения составляли около 18%, новая технология сократила их до 5%. Одновременно выросла и эффективность передачи энергии до 86,7%, тогда как при прежних методах она могла опускаться до 65%. Иными словами, машинное обучение позволило добиться не только большей стабильности, но и почти на треть более эффективного использования энергии.
Ученые подчеркивают, что речь идет не только о зарядке смартфонов. Электромобили смогут заряжаться без кабелей с той же скоростью, что и при подключении к проводным «суперзарядкам». Имплантируемые медицинские устройства получат стабильное и безопасное питание без необходимости хирургической замены батареи. А промышленное оборудование можно будет подключать к источнику энергии без проводов, экономя место и ресурсы.
Не менее важен и другой аспект исследования. По словам авторов, их работа показывает, что искусственный интеллект способен не только помогать в обработке данных, но и ускорять сам процесс проектирования электронных схем. «Мы движемся к будущему автоматизированного проектирования силовой электроники», — подчеркнули инженеры.
Если прогнозы ученых оправдаются, то в ближайшее десятилетие беспроводная передача энергии из удобной опции для гаджетов превратится в стандарт, сравнимый с Wi-Fi. И тогда исчезновение зарядных кабелей из нашей повседневной жизни станет лишь первым шагом к по-настоящему беспроводному миру.
Ранее ученые разработали первую беспроводную зарядку для велосипедов.
