في الحادي والعشرين من الشهر الجاري، نشر موقع جوليم، وهو موقع إخباري متخصص في التكنولوجيا، تدوينة تفيد بأن فريقًا من معهد طوكيو للعلوم حقق اختراقًا تكنولوجيًا، حيث نجح في تحويل طاقة ضوء قاد إلى طاقة كهربائية لأول مرة، مما أدى إلى توفير إمدادات الطاقة لاسلكيًا بدون بطاريات أو كابلات.
وفقًا للتقرير، تنتمي هذه التقنية إلى مجال نقل الطاقة الضوئية اللاسلكية (أووبت). ويقوم مبدأها الأساسي على تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ضوئية لنقلها، ثم يقوم جهاز استقبال كهروضوئي بتحويل الطاقة الضوئية إلى طاقة كهربائية. وخلافًا للحلول السابقة القائمة على الليزر، تستخدم هذه التقنية الجديدة مصابيح قاد عالية الطاقة، مما يوفر مسارًا أكثر واعدًا لتشغيل الأجهزة الداخلية.
تكمن المزايا الأساسية لهذه التقنية في سلامتها العالية وتكلفتها المنخفضة. في البيئات الداخلية ذات الكثافة العالية من أجهزة إنترنت الأشياء، يجب أن تلتزم أنظمة نقل الطاقة اللاسلكية بلوائح سلامة صارمة لتجنب إلحاق الضرر بالعينين والجلد.
لا تستطيع حلول الليزر التقليدية، نظرًا لكثافة طاقتها العالية، تلبية هذه المتطلبات، بينما تُعد تقنية قاد أكثر أمانًا بطبيعتها. ويشير فريق البحث إلى أن هذه الخاصية تجعلها مثالية لبناء بنية تحتية مستدامة لأجهزة إنترنت الأشياء الداخلية، وتُتيح إمدادًا متزامنًا ومتواصلًا بالطاقة لأهداف متعددة باستخدام تقنية التعرف على الصور بالذكاء الاصطناعي.
للتغلب على فقدان الطاقة وتقلبات الأداء في ظل ظروف الإضاءة المختلفة أثناء نقل الطاقة اللاسلكية عبر تقنية قاد لمسافات طويلة، قام فريق البحث بتطوير نظام تكيفي ثنائي الوضع قادر على التكيف تلقائيًا مع البيئات الداخلية الساطعة والمظلمة.
يكمن سر هذا النظام في نظام بصريات تكيفي يتكون من عدسة سائلة قابلة للضبط وعدسة تصوير. يضبط هذا النظام حجم الشعاع تلقائيًا بناءً على المسافة وحجم جهاز الاستقبال، مما يضمن كفاءة نقل الطاقة المثلى.
لتحديد موضع الشعاع بدقة، يدمج النظام كاميرا عمق وعاكسًا قابلًا للتعديل يتم التحكم به بواسطة محرك متدرج. يحدد مستشعر اللون الأحمر والأخضر والأزرق في كاميرا العمق موقع مستقبل الطاقة الكهروضوئية، بينما يحدد مستشعر الأشعة تحت الحمراء نقطة إضاءة الشعاع.
علاوةً على ذلك، ثبّت الباحثون غشاءً عاكسًا على حافة جهاز الاستقبال، يعكس الأشعة تحت الحمراء الصادرة عن كاميرا العمق. يتيح هذا تحديدًا واضحًا لجهاز الاستقبال حتى في الظلام الدامس، مما يضمن تشغيلًا مستقرًا للنظام على مدار الساعة.
قدّم فريق البحث أيضًا شبكة عصبية ملتوية (سي إن إن) قائمة على خوارزمية قرص SSD، مما حسّن دقة التعرف على الهدف بشكل ملحوظ. في التجربة، أظهر النظام أداءً سلسًا في البيئات المضيئة والمظلمة، محققًا نقلًا فعالًا ومستقرًا للطاقة لمسافة تصل إلى 5 أمتار. ووفقًا لتقرير البحث، فإن رقاقة قاد المستخدمة في النظام تتميز بتدفق إشعاعي قدره 1.53 واط.