美國25歲美女發明家打造最強無線充電器

2011年,現在25歲的佩里還是賓西法尼亞大學的一名本科生。就在那一年,她發明了她的第一款無線充電系統,并在AllThingsDigital科技峰會上展示了一番。(她介紹說,“它基本上是由兩臺烤箱大小的盒子組成,相距兩英尺遠,我們在峰會上展示了一下如何通過超聲波將電能跨越那段距離輸送過去。”)這款設備叫做uBeam。
現在,這家名為uBeam的公司表示,它正在研制一款可能在兩年內就會上市的原型產品。目前市面上已經有了一些無線充電產品。比如,只要你把手機放在一個小基座上,或者離它幾英寸遠,一種名為Qi的系統就可以給手機無線充電。不過佩里認為uBeam的技術比所有競爭對手都要先進。作為2015年1月《財富》雜志“塑造未來”系列文章的組成部分,佩里在洛杉磯接受了長時間的電話專訪,暢談了她一手創建的uBeam,以及她對其它未來技術的看法。以下是經過編輯的采訪實錄。
財富:首先,請談談幾年前你剛開始研究uBeam時的情形。發明的過程是什么樣的?
梅雷迪斯•佩里:發明某個全新的東西是極為困難的,因為沒有原型可以參考。不是說你在谷歌上一搜索,就會顯示“需要采取如下步驟,”或者“當某人發明了類似的東西時,他們問了這幾個問題,咨詢了那幾個人,這些是他們用過的材料”。有時你必須創造你自己的材料、你自己的設計以及生產工藝。而且你的材料必須涵蓋你要制造的零部件。這些小設備當時都是我們手工制作的。有些對發明這些設備有益的工具,則是采用3D技術打印的。比如,我們需要制作一個容器來放一定量的微珠。為了完成某件從前沒有人做過的事情,你必須要做好這些微小的細節。
最開始,我幾乎看過了每個可能的方案。我只是想解決一個問題,而那個問題就是:我不想再給我的筆記本電腦插電了。我想在一個房間里隨時隨地使用我的所有設備,而不用給它們充電。我了解到,超聲波是唯一一種能夠提供我們想要的無線充電體驗的技術。
然后,我基本上停頓在這種技術所需要的材料上——這種材料叫做“換能器”,它可以把電能轉化成聲波,再把聲波轉化為電能。我知道這個項目要想成功,必須要有正確的換能器,另外還得有一個能發射足夠額度電能的發射機,等等。
這些是否已經有了?
是的,換能器被用在揚聲器中。而且其實uBeam本質上就是個揚聲器。為了發出聲波,你要先給一個揚聲器通電,這個揚聲器包含了很多聲波換能器。我們使用的是超聲波換能器,它的音頻是人耳聽不到的。所以當你把這個揚聲器通電后,你可以從墻上的電源獲得電力,然后電力會被轉化為聲波,聲波會在空氣中運動,這樣你就把電能變成了聲能。這種技術已經存在了。但是揚聲器是360度輻射的,這樣散射的聲波沒法產生足夠的能量,除非你讓它集中起來。所以你要做的事情就是像激光或電燈一樣,要用一個漏斗體讓它聚焦。但我們并沒有采用物理設備讓它聚焦,而是利用數字技術讓它聚焦。所以我們必須構建一個能令聲音進行數字聚焦的發射機,讓我們的超聲波揚聲器能發出足夠的能量貫穿整個房間。所以uBeam的理念之所以有效,就是因為我知道換能器是存在的。所以你只需要把聲波想成一種能量即可,只是人們通常想不到這一點。
關于這個東西我好像說得太過細節了,聽起來有點奇怪吧。
不,它非常有意思。讓我們多說說它的一般程序。你的工作方法是怎樣的?
在2012年的時候,我們融到了不少資金,我已經有了整個計劃,但整個過程還是極為艱難的,因為當時我只能與承包商合作。甚至一直到幾個月之前還是這樣。一直到A輪融資結束(該公司獲得了由UpfrontVentures公司領投的1000萬美金),除了我自己以外,我們甚至連一名全職員工都沒有。所以我只好把技術分成一塊一塊的。有人專門做發射機,發射機后面還有一些電子元件,所以我又跟人簽了合同,讓他們去做發射機后面的電子元件。然后我做了大量的研究,試圖找出我能獲得的最強大的超聲波換能器。超聲波換能器的種類數不勝數,大多數都用于醫療用途,比如超聲波掃描。另外還有人設計了汽車用的超聲換能器,比如倒車雷達。還有一些是用于水下定位的,比如潛艇用的那種。我需要確定哪種換能器是我需要的,也就是能夠通過空氣傳遞能量。當然,在此之前從來沒有人做出過哪怕與它比較接近的東西。
有一個大學做過一種換能器,它算是比較接近了,但是我們也得對它改了又改。理論上我們可以通過這個設計傳遞能量……所以我聯系了這些論文的作者,請他們設計這些換能器。然后我需要有人設計發射換能器,同時我也需要有人來設計接收換能器。所以我是讓不同的人來設計系統的不同部分。
聽起來像一條組裝線。
是的,但這個過程很困難,因為每個人都離我很遠。這也是我的工作方法所帶來的挑戰。但是我沒法讓任何人來全職工作,而且我也沒有必要讓任何人來全職工作,我只需要每個人完成他們那一部分就可以了。
最難啃的骨頭就是換能器,這個問題花了我們整整14個星期的時間。
但這個部分正是核心引擎,是嗎?
一個系統要想工作,每個零部件都得工作才行,但最終這個部分是它的心臟,所以是的。
所以說,換能器花了最長的時間是也有道理的。
是的,但當時我沒意識到它會這么艱難。
之前沒有人嘗試過無線充電嗎?
無線充電作為一種技術門類,當然肯定已經有人嘗試過了,而且是被很多人使用很多不同的技術嘗試過了。但在超聲波這一塊還沒人嘗試過。任何能被發射到空氣中的東西都可以被轉換為某種可用能源。因此人們已經嘗試過用激光無線充電,但激光可以致盲。此外還有一家叫Powermat的公司使用了電磁技術,你可以把手機放在一張充電墊上實現充電。但我認為它還不是真正的無線充電。另外一家名叫WiTricity的公司還使用了電磁共振耦合技術,這也是一種完全具有可行性的技術,但它只在給距離很近的大型物體充電時才有效。如果你想在更遠的距離上給設備充電,那么它的接收器要比你想充電的設備還要大。所以還存在一個便利性問題。
因此,歸根到底,超聲波是唯一一個既安全又可以遠距離充電的技術,同時又可以保持設備的小巧緊湊。超聲波是唯一一種能夠用于消費電子產品的具有商用前景的無線充電技術。
但是它也有一個缺陷,就是沒有辦法像Wi-Fi那樣穿墻。
不過,如果你看看它的好處的話,這也未必算一種缺陷。正是這種特性,使得超聲波成為目前最安全的數據傳輸系統。
但是你還是希望它能夠穿墻的,對嗎?
當然,但它在物理上是不可能的。如果真有這種可能,我認為它可能會損害數據傳輸的安全性。但即便它只能在室內使用,你也不妨妨想想它的應用前景。它不僅可以在家庭和辦公室使用,同時也可以用于機場、會議廳、音樂廳等等。而且你隨時都可以給任意數量的設備充電。
當uBeam還處于非常早期的研發階段時,你就獲得了融資。當時你的壓力和緊迫感是否很大?
在整個過程中,我都有一種近似瘋狂的緊迫感。我不斷地向前推動它,但你能做的也就是用力推動它而已。我給自己設定了一個時間線,但由于無法滿足它,因此我經常感到失望。但是在與發明過新技術的人聊天時,他們會說:“天哪,你用了兩年就把它做出來了?時間短得令人難以置信。”在我看來,我們花的時間像恐龍時代一樣漫長,不過對于那些真正經歷過發明創造的人來說,他們會覺得這個過程已經很快了。但是這個過程痛苦死了。人們會過來問我們的進展,但是光要解釋哪個流程要花這么長時間,就得花上幾個小時。
這個過程令人沮喪嗎?
當然。這種沮喪感貫穿整個研發過程,我總是想:“好吧,三個月里就會見效果,我們已經有了很好的新點子來讓這個換能器出效果。”所以有人問時,我不會馬上給他反饋,而是說我會在一個月內告訴你。不過后來我們失敗了,然后我們會說,我們要做一些改變,這樣它就能出效果。這種情況大概重復了五次,每次改變都需要三個月的時間。每次我們想對設備做出某種改變,代價都是極為高昂的。而且它拖延的時間也是非常長的。當你失敗了五次,但每次都取得了某些微小的進步時,它依然促使著你繼續前進,你仍然可以保持樂觀,因為前方已經出現曙光了。但與此同時,它也的確令你感到心力交瘁。你會不停地想:“如果下次還不成功,我們該怎么辦?”在最終實現你的目標之前,你根本停不下來。真正使我熬過整個過程的是這種想法:“盡管它很難,但它是可能實現的。”我知道只要它是可能的,我就必須做下去,因為它是一件意義非常重大的事。如果我做的是某件稍小的事,或是某件我覺得不會對全世界產生如此大影響的事,那么在這些時候,我可能就堅持不下去了。


