劉慈欣在長(zhǎng)篇科幻小說(shuō)《三體II：黑暗森林》中有這樣一段場(chǎng)景描述：

主人公羅輯在醫(yī)院里把玩一個(gè)看似很普通的玻璃加熱杯，由于找不到充電口，他奇怪地問(wèn)護(hù)士杯子該如何充電。得到的回答卻令他震驚—— “電？到處都有電啊……電永遠(yuǎn)用不完，電怎么會(huì)用完呢?！?br/>

眾所周知，《三體》的影視化不斷遭遇難產(chǎn)。前一陣游族網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)始人的去世再一次帶起這個(gè)話(huà)題。不過(guò)，1月29日最令人振奮的消息莫過(guò)于，《三體》還沒(méi)來(lái)得及趕上影視化這班車(chē)，其中的科幻世界卻已被小米變成現(xiàn)實(shí)了。

雷軍來(lái)了，他帶著可以被視為過(guò)去十年手機(jī)行業(yè)最大的一個(gè)飛躍性技術(shù)趕來(lái)了！

 圖源：雷軍 Twitter

01.  小米：跟我一起兩步走，隔空充電握在手

想要實(shí)現(xiàn)隔空充電，僅需兩個(gè)步驟：

第一步：先來(lái)一臺(tái)米家隔空充電樁

圖源：小米

第二步：

屏幕前的你——自由活動(dòng)

房間里的隔空充電系統(tǒng)——忙忙碌碌

忙碌過(guò)程如下：

隔空充電樁（發(fā)送設(shè)備）內(nèi)置的5個(gè)相位干涉天線首先會(huì)對(duì)手機(jī)進(jìn)行毫秒級(jí)的空間定位，精確探測(cè)到手機(jī)位置，然后再利用144個(gè)天線構(gòu)成的相位控制陣列，通過(guò)波束成形將毫米波定向發(fā)射給手機(jī)。

手機(jī)端（接收設(shè)備）則配備了微型天線陣列，包括“信標(biāo)天線”和“接收天線”。由于天線陣列可以通過(guò)觀察來(lái)自智能手機(jī)的歸位信標(biāo)的干涉模式來(lái)確定手機(jī)的位置，因此信標(biāo)天線可以幫助隔空充電樁定位到手機(jī)；接收天線陣列由14個(gè)天線組成，這些天線可以通過(guò)其整流電路把收到的毫米波信號(hào)轉(zhuǎn)化成電能，從而實(shí)現(xiàn)5W的隔空充電功能。

具有功率因數(shù)校正的MOSFET整流器電路 | EETOP

這樣一看，開(kāi)頭《三體》中的世界是不是離我們不遠(yuǎn)了？

02. 米家隔空充電技術(shù)亮點(diǎn)

作為一項(xiàng)具有重要意義的技術(shù)，小米自研的隔空充電技術(shù)主要有如下兩個(gè)技術(shù)亮點(diǎn)：

A. 波束賦形

波束賦形（Beamforming）又叫波束成型、空域?yàn)V波，是一種使用傳感器陣列定向發(fā)送和接收信號(hào)的信號(hào)處理技術(shù)。由于波束賦形技術(shù)會(huì)使信號(hào)從廣播天線聚焦到特定接收設(shè)備，因此信號(hào)不會(huì)在所有方向上擴(kuò)展，與沒(méi)有波束賦形技術(shù)的情況相比，它可以實(shí)現(xiàn)更快，更可靠的連接。

波束賦形 | SME News

運(yùn)用在隔空充電上，當(dāng)手機(jī)在一定角度移動(dòng)時(shí)，發(fā)射端的波束可以實(shí)時(shí)指向手機(jī)，進(jìn)而進(jìn)行供能。但是由于小米透露的信息有限，我們還無(wú)從知曉系統(tǒng)的定位精度、波束指向誤差以及發(fā)射端的發(fā)射功率是否具有功率自適應(yīng)性等細(xì)節(jié)。

B. 毫米波

微波可以通過(guò)自由空間進(jìn)行傳播，目前多用于通信領(lǐng)域內(nèi)。當(dāng)微波應(yīng)用在無(wú)線充電場(chǎng)景時(shí)，可以被轉(zhuǎn)化為電能實(shí)現(xiàn)充電。毫米波的應(yīng)用則有助于在有限的面積下進(jìn)行更大的能量傳輸。

無(wú)線通信時(shí)微波和毫米波頻段 | ResearchGate

03. 答疑解惑時(shí)間到

新技術(shù)一發(fā)布，大量疑問(wèn)傾瀉而出：

Q1: 隔空充電是不是無(wú)線充電？

A1: 無(wú)線充電雖然舍棄了充電線，但是必須需要一個(gè)無(wú)線充電板才可以充電。而“隔空充電”不受限于使用條件，只要在房間里面裝置好充電的設(shè)備，我們進(jìn)入這個(gè)設(shè)備可覆蓋的區(qū)域后手機(jī)就會(huì)自動(dòng)開(kāi)始充電。

Q2: 米家隔空充電能支持快速充電嗎？

A2: 到目前為止還不支持更快速的充電。小米此次新推出的隔空充電技術(shù)功率值為5W，但如今市面上的有線充電器功率都可以達(dá)到幾十瓦（甚至120W的超快閃充），相比之下，隔空充電的速度就比較慢了。

問(wèn)題延展

5W的功率雖然對(duì)手機(jī)而言不足為提，但是像智能貓眼、隨身音箱、手環(huán)等物品的充電功率都在5W左右，因此隔空充電技術(shù)對(duì)Iot行業(yè)來(lái)說(shuō)是一個(gè)巨大的發(fā)展。

Q3: 電磁輻射會(huì)不會(huì)損害健康？

A3: 有部分行內(nèi)人士認(rèn)為對(duì)健康影響很小。

小米的隔空充電是基于發(fā)射非電離輻射（電磁輻射）的毫米寬波，由于波長(zhǎng)很長(zhǎng)，它們沒(méi)有足夠的能量直接損壞細(xì)胞。

科普

科普：所謂有害的輻射指的是電離輻射，就是醫(yī)院X光、CT、核磁、放療等。由于X射線、γ射線幾乎能電離任何分子或原子，因此會(huì)導(dǎo)致人體細(xì)胞發(fā)生不可逆性的損害。

波形示意圖 | Gadgets To Use

但是，也有專(zhuān)業(yè)人士以常規(guī)的無(wú)線路由器的輻射和小米的隔空充電做了一個(gè)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果得出小米充電對(duì)手機(jī)所在位置附近的人體輻射可能是常規(guī)WiFi路由器的6250倍。

具體計(jì)算方法如下

常規(guī)的無(wú)線路由器功率以10W為例，由于無(wú)線路由器是向各個(gè)方向同時(shí)發(fā)射，在兩米的半徑里，其輻射面積大約是4*3.14*200*200平方厘米。

假設(shè)手機(jī)面積是40平方厘米，小米的5W功率全部定向落在這個(gè)40平方厘米的面上。常規(guī)路由器與小米隔空充電發(fā)射端相比，身體承受的功率密度之比大約是10/5 * 40平方厘米/（4*3.14*200*200）平方厘米=0.00016。換算過(guò)來(lái)看，小米充電對(duì)手機(jī)所在位置附近的人體的輻射可能是常規(guī)WiFi路由器的6250倍。

注：Wifi波長(zhǎng)約為7-12cm

對(duì)此計(jì)算也有專(zhuān)家表示表示質(zhì)疑，認(rèn)為這些非電離的波是可以通過(guò)人體，并且對(duì)人體沒(méi)有什么有害影響的。而且用作無(wú)線充電的毫米波也沒(méi)有那么高的功率，所以大家對(duì)此不用太過(guò)擔(dān)憂(yōu)。

因此，到底輻射程度如何其實(shí)還需等待官方給出更加科學(xué)的檢測(cè)報(bào)告。

Q4: 真的不怕異物遮擋降低充電效率嗎？

A4: 有網(wǎng)友認(rèn)為，異物遮擋勢(shì)必造成信號(hào)衰弱，不太可能不影響充電效率。

Q5: 小米的這套系統(tǒng)轉(zhuǎn)換效率能有多少？

A5: 網(wǎng)友表示，小米的這套系統(tǒng)效率應(yīng)該比較低。此系統(tǒng)的效率主要包括三部分：發(fā)射端直流轉(zhuǎn)換為毫米波的效率、傳輸效率以及接收端毫米波轉(zhuǎn)化為直流的效率。發(fā)射端效率目前做的比較好的可以達(dá)到40%左右。其次，由于使用了毫米波，傳輸效率會(huì)稍高些，但是由于接收天線數(shù)量較少，傳輸效率仍不可觀。最后，接收端效率主要取決于整流電路的整流效率，較好情況下可達(dá)60%。因此總效率可能會(huì)不到10%。

04. 小米好牛?。〉歉艨粘潆娛鞘装l(fā)嗎？

其實(shí)，隔空充電設(shè)備早在2017年就已經(jīng)出現(xiàn)了。

A．Motherbox

DC漫畫(huà)中提供能量和穿越時(shí)空的能源盒子Mother Box | WordPress

等一下，圖放錯(cuò)了！其實(shí)是這個(gè) ??

Motherbox | The Verge

早在2017年，一家位于紐約的新創(chuàng)小公司 Yank Technologies 就在 Indiegogo 上推出了一款多面球狀無(wú)線充電器——Motherbox。它的名字當(dāng)然就是來(lái)源于漫威漫畫(huà)中的神奇盒子 “Mother Box”。其最大的亮點(diǎn)就是與手機(jī)之間不需要物理連接，實(shí)現(xiàn)了真正意義上的無(wú)線充電。

B. Wi-Charge

之后，一家以色列公司W(wǎng)i-Charge又推出了使用聚焦紅外光束進(jìn)行隔空充電的解決方案。

Wi-Charge 隔空充電解決方案 | everything RF

可惜的是，這些隔空充電技術(shù)還都只是解決方案，并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)落地。

05. 追根溯源

隔空充電可以說(shuō)算是真正意義上的無(wú)線充電。無(wú)線充電技術(shù)其實(shí)已經(jīng)存在了100多年，不過(guò)直到近些年才逐步成為為智能手機(jī)等電子設(shè)備供電時(shí)的主流實(shí)用工具。感興趣的讀者可以點(diǎn)擊下面的視頻了解更多。

How Wireless Charging Works | YouTube

綜上，不可否認(rèn)隔空充電目前還是一項(xiàng)理想化的技術(shù)，離落地還有很長(zhǎng)一段距離，但其未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景卻十分光明。當(dāng)下的解決方案只是起步，當(dāng)科幻小說(shuō)都已展露出可以成為現(xiàn)實(shí)的頭角，未來(lái)可期，科幻可及的時(shí)代一定會(huì)到來(lái)。