"Xin chào, xin chào, tôi đang gọi từ điện thoại không có pin". Những lời của Vamsi Talla trong một phòng thí nghiệm lộn xộn tại Đại học Washington (Mỹ) gần như không thể nghe được bởi không khí ồn ào tại đây. Nhưng trên thực tế, đầu dây bên kia, người đang cầm trên tay chiếc smartphone Android đứng gần đó có thể nghe thấy. Đó là một đột phá mang tính cách mạng bởi chiếc điện thoại di động của riêng Talla không hề có viên pin nào bên trong. Năng lượng cần thiết để thực hiện cuộc gọi chóng vánh trên được lấy từ những thứ có sẵn trong không khí.
Nguyên mẫu của chiếc điện thoại đặc biệt này có thể nói là thành công đáng kể nhất trong suốt dự án kéo dài nhiều năm nay được dẫn dắt bởi Talla, một cộng sự nghiên cứu tại phòng thí nghiệm của Joshua Smith, nhà nghiên cứu khoa học máy tính và kỹ thuật điện tại UW. "Nếu bạn phải chọn một thiết bị để giúp nó hoạt động mà không cần pin, bạn sẽ chọn gì?", Smith hỏi. "Điện thoại di động là một trong những vật dụng hữu ích nhất hiện nay. Hãy tưởng tượng nếu pin của bạn hết và bạn vẫn có thể gửi tin nhắn hay gọi điện".
Tầm nhìn về khả năng này khiến các nhà khoa học phải suy nghĩ lại hầu hết mọi thứ về cách điện thoại di động hoạt động ngày nay. Để hoạt động mà không có pin, điện thoại sẽ phải dựa vào năng lượng mà nó có thể thu được từ môi trường xung quanh. Ánh sáng có thể được chuyển thành điện năng nhờ các tấm pin mặt trời hoặc photodiode. Sóng vô tuyến điện trong truyên hình hoặc sóng từ Wi-Fi có thể được chuyển thành năng lượng thông qua một ăng-ten. Một hệ thống hybrid sử dụng cả hai công nghệ trên có thể sản xuất lượng điện năng cỡ vài chục microwatt. Nhưng vấn đề là một điện thoại di động truyền thống cần mức năng lượng gấp hàng chục ngàn lần như vậy, khoảng 800 miliwatt, khi thực hiện cuộc gọi.
Vấn đề đầu tiên được nhóm chuyên gia chọn để giải quyết là giao tiếp. Phòng thí nghiệm của Smith đã phát triển một kỹ thuật gọi là backscatter (tán xạ ngược) cho phép một thiết bị liên lạc bằng cách phản xạ lại các sóng vô tuyến truyền tới, tương tự như việc một người bị thương gửi tín hiệu SOS xin cầu cứu bằng ánh nắng mặt trời và gương. Smith đã lập ra một start-up mang tên Jeeva Wireless để thương mại hóa cái mà ông gọi là "Wi-Fi thụ động" - công nghệ tán xạ ngược dành cho các thiết bị dùng Wi-Fi công suất cực thấp. Tuy nhiên, Wi-Fi thụ động cũng tỏ ra quá đuối để phục vụ cho nhu cầu của một chiếc điện thoại di động.
"Chuyển lời nói analog của con người sang tín hiệu số tiêu thụ rất nhiều điện năng", Talla nói. "Nếu bạn có thể giao tiếp bằng cách sử dụng công nghệ analog, bạn thực sự có thể tận dụng năng lượng hiệu quả hơn". Vì vậy, mặc dù điện thoại di động sử dụng các tín hiệu kỹ thuật số để thực hiện cuộc gọi, quá trình tán xạ ngược đối với các cuộc gọi thoại vẫn hoàn toàn là analog.
Trong quá trình phát triển bộ tương phản ngược, Smith nhận ra những gì ông đang làm chủ yếu là hồi sinh một công nghệ gián điệp từng được sử dụng trong Chiến tranh Lạnh. Năm 1945, Liên Xô tặng cho Đại sứ quán Hoa Kỳ tại Moscow một bản khắc của con dấu niêm phong Mỹ Quốc (Great Seal of United States). Bên trong nó giấu một đoạn ghi âm chỉ có thể kích hoạt khi được chiếu sáng theo tần số chính xác như của sóng vô tuyến. Hệ thống này sử dụng năng lượng của sóng để hoạt động.
"Bố tôi là gián điệp trong Chiến tranh Lạnh, vì vậy tôi đã nghe được những câu chuyện kể về các đoạn ghi âm bên trong Great Seal khi tôi còn nhỏ", Smith nói. "Tôi tự hỏi liệu bộ tán xạ ngược analog tương tự như vậy có thể được kiểm soát bằng phần mềm, từ đó chuyển nó thành một công nghệ mà mọi người đều có thể sử dụng".
Lấy cảm hứng từ đó thế nên một số bộ phận then chốt của điện thoại do Talla phát triển được cất giữ từ xa (tức không nằm bên trong) nhằm tiết kiệm năng lượng. Một hệ thống trạm (basestation) bố trí gần đó có chứa các mạch để chuyển đổi và kết nối với mạng di động kỹ thuật số hiện nay, thông qua Skype. Nguyên mẫu máy trạm này đã sử dụng một tần số chưa có giấy phép và chỉ giới hạn trong việc truyền tải thông tin năng lượng thấp. Do điện thoại dựa vào những tín hiệu này để thu năng lượng, phạm vi hoạt động chỉ nằm trong khoảng 15 mét tính từ basestation.
Để phát triển phiên bản thương mại của chiếc điện thoại này, những mạch điện nói trên sẽ cần được chèn vào bên trong một router Wi-Fi ở nhà hoặc rộng hơn là lắp nó trên một tháp điện thoại truyền thống. "Tháp di động có lượng điện năng gấp hàng trăm lần và khoảng cách có thể được gia tăng đến vài kilomet".
Rõ ràng, vẫn còn cả một chặng đường dài trước khi điều đó thật sự xảy ra. Chiếc điện thoại thử nghiệm hiện tại chỉ bao gồm một pad bấm số cảm ứng cơ bản và "màn hình hiển thị" duy nhất của nó là một đèn LED đỏ nhỏ xíu sáng lên khi nhấn phím. Một màn hình cảm ứng lớn như smartphone ngày nay đòi hỏi điện năng khoảng 400 miliwatt - gấp hơn 100 nghìn lần điện năng mà điện thoại của Talla đang cần.
Quan trọng nhất, việc thực hiện một cuộc gọi thoại vẫn còn khá rắc rối. Bạn cần phải bấm một nút, y như máy bộ đàm để chuyển đổi giữa nghe và nói, đồng thời duy trì một cuộc trò chuyện trong một không gian ồn ào gần như không thể.
Talla hứa hẹn chất lượng cuộc gọi trong tương lai sẽ được cải thiện tốt hơn và màn hình E-Ink sẽ được trang bị để hiển thị các tin nhắn văn bản. Ngoài ra, phiên bản nâng cấp cũng có thể sẽ có cả camera để phục vụ cho nhu cầu tự sướng. Smith cho rằng ngay cả khi mẫu nguyên mẫu đang được chế tạo từ các linh kiện khó được tìm thấy ngoài thị trường nhưng nó sẽ rẻ hơn nhiều so với một chiếc điện thoại thông thường hiện nay. Khi được sản xuất với quy mô lớn, giá thành chắc chắn sẽ giảm xuống. Và ưu điểm tuyệt vời nhất không thể không nhắc tới ở chiếc điện thoại này: bạn sẽ không bao giờ phải lo lắng về việc quên mang theo đồ sạc hay pin dự phòng một lần nào nữa.
