Μια ομάδα επιστημόνων στην Ιαπωνία παρουσίασε μια πρωτοποριακή μέθοδο που μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο μεταφέρουμε ενέργεια: τη σχεδίαση συστημάτων ασύρματης μεταφοράς ισχύος (Wireless Power Transfer – WPT) με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης.
Η τεχνική αυτή, που δημοσιεύτηκε σε μελέτη στο περιοδικό IEEE Transactions on Circuits and Systems, υπόσχεται σταθερή και αποδοτική παροχή ρεύματος ανεξάρτητα από το είδος της συσκευής που φορτίζεται. Ένα επίτευγμα που, όπως σημειώνουν οι ερευνητές, αποτελεί ουσιαστικό βήμα προς μια κοινωνία χωρίς καλώδια.
Η ασύρματη μεταφορά ενέργειας δεν είναι κάτι καινούριο. Χρησιμοποιείται ήδη σε πολλές καθημερινές συσκευές, από τα smartphones και τους αισθητήρες που εμφυτεύονται στο σώμα μέχρι τις επαγωγικές εστίες μαγειρέματος. Όμως, παρά την εξάπλωσή της, η τεχνολογία αυτή έχει ένα σοβαρό μειονέκτημα: επηρεάζεται έντονα από τις διακυμάνσεις φορτίου, δηλαδή από το τι ακριβώς τροφοδοτείται κάθε φορά. Ένα παράδειγμα είναι οι μπαταρίες των smartphones, όπου η αντίσταση αλλάζει όσο γεμίζουν. Αυτό συχνά οδηγεί σε μεταβολές της τάσης που μπορεί να βλάψουν τη συσκευή ή να καθυστερήσουν τη φόρτιση.
Η ιαπωνική ομάδα προτείνει μια λύση σε αυτό το χρόνιο πρόβλημα, εισάγοντας τα λεγόμενα load-independent (LI) συστήματα. Σε αντίθεση με τα υπάρχοντα, αυτά προσφέρουν σταθερή τάση και υψηλή αποδοτικότητα, ανεξάρτητα από το φορτίο. Με άλλα λόγια, είτε πρόκειται για μια μικρή μπαταρία τηλεφώνου είτε για μια πολύ μεγαλύτερη, όπως εκείνη ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, η παροχή ενέργειας παραμένει αξιόπιστη και ασφαλής. Αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία για τα οχήματα, όπου οι απαιτήσεις ισχύος αλλάζουν δραματικά στη διάρκεια της φόρτισης.
Ο επικεφαλής της έρευνας, Hiroo Sekiya από το Chiba University, εξήγησε ότι η μέθοδος αυτή δεν βελτιώνει μόνο την απόδοση αλλά και απλοποιεί τον σχεδιασμό.
Η LI λειτουργία επιτρέπει την κατασκευή συστημάτων πιο απλών, φθηνότερων και μικρότερων σε μέγεθος. Είμαστε βέβαιοι ότι τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης αποτελούν καθοριστικό βήμα προς μια πλήρως ασύρματη κοινωνία. Στόχος μας είναι να καταστήσουμε την WPT καθημερινή πραγματικότητα μέσα στην επόμενη πενταετία ή δεκαετία.
Το κλειδί της επιτυχίας βρίσκεται στην αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης. Οι ερευνητές δημιούργησαν ένα ψηφιακό μοντέλο του συστήματος και το υπέβαλαν σε εκατοντάδες προσομοιώσεις. Η AI παρακολουθούσε την απόδοση, αξιολογώντας κριτήρια όπως η απώλεια ενέργειας με τη μορφή θερμότητας και η καθαρότητα του ηλεκτρικού σήματος. Μέσα από δοκιμές και λάθη, βελτίωσε σταδιακά τον σχεδιασμό, φτάνοντας σε ένα σύστημα που περιορίζει τις διακυμάνσεις στο 5%, έναντι 18% των παραδοσιακών μεθόδων, και πετυχαίνει απόδοση έως και 86,7%, τη στιγμή που άλλα συστήματα μπορεί να πέφτουν στο 65%.
Η λειτουργία των WPT βασίζεται στη συντονισμένη εκπομπή ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Ένας πομπός στέλνει σήματα σε συγκεκριμένη συχνότητα και ο δέκτης, όταν συντονιστεί σωστά, μπορεί να τα «απορροφήσει» και να τα μετατρέψει ξανά σε ηλεκτρική ενέργεια. Είναι η ίδια αρχή με τα ραδιόφωνα και τις τηλεοράσεις, μόνο που εδώ το ζητούμενο δεν είναι ο ήχος ή η εικόνα, αλλά η αποθήκευση ενέργειας χωρίς καλώδια.
Το όραμα που περιγράφεται από τους ερευνητές ξεπερνά τη βολή της φόρτισης χωρίς καλώδιο στα τηλέφωνα. Η προοπτική ενός κόσμου όπου ηλεκτρικά αυτοκίνητα, οικιακές συσκευές και ίσως ακόμη και ολόκληρες υποδομές θα τροφοδοτούνται ασύρματα αλλάζει ριζικά την αντίληψή μας για την ενέργεια. Επιπλέον, η μελέτη αναδεικνύει τον τρόπο με τον οποίο η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να επαναστατήσει τον σχεδιασμό ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, οδηγώντας σε μια εποχή όπου οι αυτόματες βελτιστοποιήσεις θα αντικαταστήσουν παραδοσιακές, πιο χρονοβόρες μεθόδους.
Με δεδομένο ότι οργανισμοί όπως η DARPA έχουν ήδη καταφέρει να μεταδώσουν ενέργεια σε αποστάσεις μεγαλύτερες από πέντε μίλια, είναι ξεκάθαρο ότι ο αγώνας για την ασύρματη ισχύ μόλις ξεκινά. Αν οι ιαπωνικές έρευνες βρουν εφαρμογή στην πράξη, τότε το μέλλον ίσως μας επιφυλάσσει μια πραγματικότητα όπου τα καλώδια θα ανήκουν οριστικά στο παρελθόν.
[via]
