Это роутер? Нет, это лампочка с Wi-Fi. Учёные превратили свет в источник энергии и данных

Учёные Университета Оулу рассматривают привычный искусственный свет как универсальную среду, способную не только освещать помещения, но и передавать данные, а также обеспечивать энергией компактные устройства. Такое направление исследуется в рамках проекта SUPERIOT под руководством Маркоса Катц, который занимается технологиями связи следующего поколения и ищет варианты использования существующей инфраструктуры по-новому.

В городах искусственный свет присутствует повсюду — в домах, офисах, больницах и промышленных помещениях. К середине следующего десятилетия подавляющая часть внутреннего освещения будет обеспечиваться белыми светодиодами, которые легко управляются и поддерживают сверхбыструю модуляцию. Это открывает возможность совмещать освещение с передачей данных. В центре внимания проекта — способы превратить обычные лампы в источник высокоскоростного канала, использующего ту же энергию, которая тратится на освещение.

Команда Катц исследует видимую световую связь, при которой информация передаётся светом, а не радиоволнами. Светодиодная лампа в этом случае работает как передатчик, создающий едва заметные быстрые изменения яркости, которые интерпретируются устройством как поток нулей и единиц. Пользователь видит обычное устойчивое свечение, а ноутбук или смартфон превращают эти колебания в интернет-трафик. Обратная передача возможна через невидимые диапазоны, например через инфракрасный свет, чтобы исключить появление заметных вспышек с экрана.

Исследователи видят в такой передаче данные преимущество в ряде ситуаций, где радиосигналы создают помехи. В больницах, производственных помещениях или салонах самолётов световая связь может заменить Wi-Fi и работать параллельно с традиционными каналами. Преимущество заключается и в том, что поток данных не выходит за пределы помещения: чтобы перехватить такой сигнал, нужно находиться непосредственно в зоне освещения. Это повышает уровень конфиденциальности и снижает риск постороннего доступа.

Однако у такого подхода есть ограничения. Передатчик и приёмник должны «видеть» друг друга: если что-то перекрывает фотодатчик на смартфоне, соединение ухудшается или исчезает, а устройство автоматически возвращается к радиоканалу. Кроме того, подобные технологии сложно применять в местах без искусственного освещения.

Помимо связи, проект SUPERIOT исследует потенциал освещения как источника энергии. В концепции будущих городов всё больше устройств будут автономно собирать сведения о среде, не требуя обслуживания. Микроскопические солнечные элементы позволяют таким датчикам питаться от окружающего света без использования батареек, что снижает нагрузку на природные ресурсы. В лаборатории создаются и печатные электронные компоненты: исследователи пытаются уменьшить использование редких материалов и перейти к производству устройств, которые можно «напечатать» как тонкую метку размером с банковскую карту.

Такие наклейки способны отслеживать влажность или температуру в помещениях, регулировать вентиляцию или обновлять данные на упаковке продуктов. В медицинских учреждениях печатные датчики уже адаптированы под задачи отслеживания положения оборудования, перемещения персонала и контроля состояния пациентов — например, отправки мгновенного уведомления при падении или резком повышении температуры. Эти компактные IoT-метки могут использовать как радиоканалы, так и свет, работая даже там, где радиосигнал нежелателен, и получать энергию из окружающего освещения.