Группа ученых и инженеров из Стэнфордского и Вашингтонского университетов разработала новую технологию маломощных радиокоммуникаций, которая, на первый взгляд, нарушает некоторые из базовых законов физики. Информация в этой системе передается путем замыкания и размыкания электронного ключа, транзистора, который соединяет резистор с антенной определенной конфигурации. При этом, в саму передающую антенну не подается никакой дополнительной энергии.
В обычных радиосистемах также присутствуют подобные ключи или их более сложные аналоги, называемые модуляторами. Эти ключи соединяют выходы генераторов синусоидальных сигналов большой частоты с передающей антенной или промежуточным усилителем мощности.
Но в новой системе генератор сигнала не требуется, вместо этого используются случайные тепловые помехи, возникающие в каждом электронном компоненте вследствие теплового движения свободных электронов. В данном случае роль электронного компонента выполняет специальный резистор, а в качестве ключа используется транзистор, не имеющий подвижных частей, так что все затраты энергии на стороне передатчика заключаются в очень малых количествах, требующихся лишь для переключения транзистора.
Все это выглядит столь невероятно, что во время проведения экспертной оценки данного достижения, рецензенты попросили исследователей предоставить объяснение того, как работа этой системы не нарушает второго закона термодинамики. Ибо в случае нарушения этого закона вышло бы так, что был изобретен новый вид вечного двигателя, что, как нам хорошо известно, принципиально невозможно.
И тут же вскрылась другая особенность данной системы. Согласно одной из интерпретаций второго закона термодинамики, тепло произвольно может перетекать от более горячего объекта к более холодному. В данном случае роль потока тепла играет передаваемый сигнал, несущий информацию, а приемник сигнала работает как холодильник. И если передатчик практически не потребляет энергию, то на стороне приемника она расходуется в достаточно значимых количествах, порядка двух Ватт.
Так что с точки зрения физики новая система совсем не является вечным двигателем. А с учетом того, что все затраты энергии происходят на стороне приемника какой-нибудь базовой станции, где обычно отсутствуют проблемы с энергией, то данная технология выгляди вполне себе жизнеспособно.
И если объединить способность такой низкоэнергетической передачи данных с методами получения энергии из окружающей среды, то откроются совершенно новые возможности для создания миниатюрных датчиков, бесконтактных кредитных карт, имплантируемых медицинских устройств и т.п., не нуждающихся в батареях или других источниках питания.
В своей дальнейшей работе исследователи планируют повысить скорость передачи данных, увеличить дальность работы системы и проверить все это на реальных устройствах, первыми из которых будут медицинские имплантаты. В качестве источника сигнала в таких устройствах будет использоваться уже не отдельный резистор, а тепловые шумы, возникающие прямо в живых тканях.
