La durata della batteria è un problema importante nei dispositivi indossabili. Idealmente, dovrebbero essere sempre pronti a ricevere i segnali di controllo senza consumare molta energia. I ricercatori dell'ETH di Zurigo hanno ora sviluppato un ricevitore a potenza zero per la comunicazione tattile che raccoglie la sua energia direttamente dal segnale.

Avere gadget elettronici sempre pronti a funzionare al nostro comando ha un costo. Secondo alcune stime, il consumo energetico dei televisori, lettori DVD, le lavatrici e altri elettrodomestici in modalità standby rappresentano fino a un quarto dell'energia elettrica totale utilizzata in una famiglia media. Anche se questo è certamente uno spreco deplorevole, il problema diventa ancora più cruciale per i dispositivi a batteria, soprattutto la nuova generazione appartenente all'"Internet of Things", e dispositivi indossabili come fitness tracker o monitor della salute.

Vogliamo che siano costantemente pronti a ricevere input, ma ciò significa che continueranno a consumare energia, e le batterie si scaricheranno velocemente. Anche, i segnali di controllo trasmessi via radio causano problemi di privacy e sicurezza. Michele Magno, ricercatore presso il Dipartimento di Informatica e Ingegneria Elettrica dell'ETH di Zurigo, ha ora trovato un modo intelligente per affrontare questi problemi.

Ispirazione Disney

"Il trucco sta nel raccogliere l'energia necessaria per ricevere un comando di sveglia direttamente dal trasmettitore tramite un tocco", spiega Magno, che ha lavorato per molti anni alla radio sveglia e alle tecnologie di raccolta dell'energia. L'idea del nuovo dispositivo è nata da un incontro casuale con i ricercatori del Disney Research lab di Zurigo, che erano interessati a un interruttore attivato dal tocco da impiantare nei loro giocattoli. "Hanno avuto un approccio che prevedeva un ricevitore che avrebbe scaricato le batterie in poche ore, quindi alla fine di quella collaborazione non se ne fece nulla", Magno dice, ma aggiunge:"Eppure, la mia curiosità è stata stuzzicata, e credevo davvero che il ricevitore potesse avere successo solo se avesse avuto bisogno di potenza zero. Così, Ho iniziato a lavorare su un prototipo del dispositivo che avevo in mente nel mio tempo libero, e più tardi con l'aiuto degli studenti del mio master Philipp Mayer e Raphael Strebel."

Raccolta di energia per "tocco"

Intanto, L'idea di Magno è stata depositata come brevetto all'Ufficio Europeo dei Brevetti. Il suo principio è semplice ma impegnativo:il ricevente, che non ha la propria batteria, cattura i segnali su un elettrodo quando viene "toccato" da un corpo umano. Per far svegliare il ricevitore, prima di inviare il segnale di comando vero e proprio, un'onda elettromagnetica modulata alla frequenza di pochi Megahertz, il trasmettitore aggiunge un "preambolo" della durata di pochi millisecondi che non contiene informazioni. L'energia assorbita dal ricevitore durante quel tempo è immagazzinata in un condensatore, che funge da fonte di alimentazione per ricevere e decodificare il segnale di controllo effettivo che segue. Altri dispositivi affamati di energia in modalità di sospensione possono quindi essere riattivati ​​dal ricevitore a condizione che sia stata ricevuta l'identificazione corretta.

"In questo modo, abbiamo un vero ricevitore a potenza zero che può essere utilizzato in una moltitudine di modi", Magno spiega, "come i sensori tattili sulla tua auto che ti riconoscono e ti aprono le porte". Questo potrebbe essere molto più sicuro delle attuali tecnologie basate su onde radio come RFID, che trasmettono i loro segnali a distanza e possono, perciò, essere hackerato. Un'altra area interessante è la comunicazione intracorporea, in cui sono collocati i dispositivi indossabili, Per esempio, su entrambe le braccia di una persona, comunicare l'uno con l'altro, o scambio di informazioni sulla stretta di mano tra due utenti. Magno e i suoi colleghi hanno dimostrato che il loro prototipo di ricevitore ha una portata sul corpo di oltre 1,7 metri, consentendo la comunicazione tra il polso di chi lo indossa e qualsiasi altra parte del corpo.

Condizioni ideali all'ETH

Quando Michele Magno parla del suo ultimo lavoro, il suo entusiasmo è palpabile, e ha progetti ambiziosi per il futuro. Con l'aiuto dell'ufficio trasferimenti ETH ha in programma di creare start-up che svilupperanno il suo prototipo in dispositivi commerciali per applicazioni che vanno dalla comunicazione touch al monitoraggio dei treni. Per arrivare al punto in cui si trova ora, coinvolto in una decina di diversi progetti di ricerca con più di una dozzina di dottorati di ricerca. e studenti di master e post-doc – ha fatto molta strada dalla sua alma mater a Bologna, dove ha conseguito il dottorato di ricerca. nel 2010.

Dopo un breve periodo all'ETH di Zurigo durante i suoi studi di dottorato, ha lavorato come ricercatore post-dottorato in Irlanda e Francia per alcuni anni, eventualmente rifiutando offerte di lavoro come ricercatore a favore di un posto di post-dottorato presso l'ETH nel gruppo di Luca Benini presso il Laboratorio di Sistemi Integrati (IIS), che recentemente si è trasformato in una posizione permanente. La logica di quella scelta era semplice, dice:"Cosa posso fare nella mia attuale posizione all'ETH, Non potrei fare la professoressa in nessun'altra parte d'Europa:qui le condizioni sono semplicemente ideali".

Ancora, i suoi legami con l'Università di Bologna sono forti, che si riflette anche nella sua posizione di Research Fellow lì, supervisionare un gruppo di studenti che partecipano con successo a concorsi di innovazione sponsorizzati da aziende tecnologiche. Quando non è impegnato in laboratorio a inventare nuovi dispositivi, trascorre del tempo con la sua famiglia:la moglie francese, che ha incontrato in Irlanda, e le sue giovani figlie gemelle. E chi lo sa, forse un giorno i loro giocattoli conterranno i ricevitori a potenza zero inventati da papà.