En 1945, une copie en bois sculptée à la main du grand sceau des États-Unis a été suspendue dans l'étude résidentielle de l'ambassadeur des États-Unis en Union soviétique. Les détails étaient remarquables: chaque plume des ailes de l'aigle était délicatement définie et son bec était courbe. Mais ce n'est pas ce qui a rendu la pièce stupéfiante.
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C'était aussi un bug.
Le sceau a été présenté à l'ambassadeur comme un geste pacifique par une délégation de l'Organisation des jeunes pionniers de l'Union soviétique. Mais caché dans le travail astucieux, juste sous le bec de l'oiseau, se trouvait un appareil d'écoute. Il n'avait pas de batterie ou d'électronique active, le rendant pratiquement indétectable. En effet, il n'a pas été trouvé depuis sept ans.
À présent, une équipe de chercheurs de l’Université de Washington à Seattle utilise à nouveau une technologie similaire pour un fonctionnement tout aussi surprenant mais moins dissimulé: les téléphones cellulaires sans pile.
Bien qu'il soit peu probable que la conception remplace jamais nos téléphones intelligents assoiffés d'énergie, la technologie promet de nous aider à la limite. «Disons que vous êtes coincé quelque part et que votre téléphone est à court de batterie», déclare Vamsi Talla, qui a travaillé sur le projet alors qu'il était chercheur associé à l'Université de Washington. "Vous pouvez toujours faire un appel au 911, ce qui pourrait être une bouée de sauvetage."
Avec un téléphone portable ordinaire, il y a deux choses qui consomment beaucoup d'énergie, dit Talla. Tout d'abord, votre téléphone doit convertir votre voix (un signal analogique) en un signal numérique. Deuxièmement, il transmet ce signal sous forme de fréquences radio à une tour.
L’équipe a donc retiré ces composants de leur téléphone repensé. Au lieu de cela, ils ont utilisé les principes de base de la technologie de l'ère soviétique pour revoir le fonctionnement de l'appareil.
Dans le cas du grand phoque, des voix dans la pièce ont fait vibrer un petit diaphragme caché dans la structure et modifié la résonance de la cavité interne. Pour écouter, les agents soviétiques enthousiastes dans la rue auraient juste besoin de focaliser la bonne fréquence d'ondes radio dans la direction du phoque, ce qui activerait une antenne à l'intérieur du virus. Ils pourraient ensuite collecter les réflexions renvoyées, également appelées rétrodiffusion.
Dans le cas du téléphone sans pile, un signal radio est émis en permanence par une station de base distante. Lorsqu'une personne parle dans l'appareil, ces fréquences sont renvoyées à la station de base. Il incombe ensuite à la station de base de se connecter au réseau cellulaire et de transmettre l'appel.
«Vous ne pouvez pas enfreindre les lois de la physique», dit Talla. “Si quelque chose doit faire beaucoup de travail, il a besoin de beaucoup d'énergie.” Ainsi, au lieu de laisser le téléphone faire le gros du travail, la station de base devient une centrale de communication. Le téléphone lui-même ne consomme que quelques microwatts d'énergie et tire son énergie des ondes radio ou de la lumière ambiante. Pour l'énergie solaire, l'appareil utilise une photodiode minuscule (1 cm carré).
Pour le moment, le système est assez rudimentaire - entièrement construit avec des composants prêts à l'emploi. L'utilisateur porte des écouteurs pour écouter l'appel. Il n'a pas d'écran et ressemble un peu à un ordinateur avec un pavé numérique tactile. C'est aussi plus un talkie-walkie qu'un téléphone, dit Talla. "Vous pouvez parler ou recevoir à un moment donné." Pour parler, l'utilisateur appuie sur un bouton et parle dans le gadget.
Pour ces premiers prototypes, pour lesquels les chercheurs ont demandé un brevet, la qualité du son n’est pas excellente et l’utilisateur doit se trouver à moins de 20 mètres de la station de base pour que le téléphone fonctionne. Bien que les chercheurs espèrent améliorer la portée, le téléphone n’est probablement pas un outil sur lequel les habitants des régions éloignées pourront facilement se tourner si des problèmes se présentaient.
«Globalement, ce qu'ils font est très intéressant et ils poursuivent un objectif que tout le monde aimerait et tuerait», explique David Blaauw, ingénieur électricien dont les recherches à l'Université du Michigan mettent l'accent sur la conception à faible consommation d'énergie. «C'est une très bonne implémentation et un système très complet dont ils font la démonstration, mais certains problèmes semblent être quelque peu fondamentaux pour la conception.»
D'une part, dit Blaauw, qui n'a pas participé à la recherche, la portée du téléphone sera difficile à augmenter, car la puissance du signal se dégrade fortement avec la distance. Et en utilisant la rétrodiffusion, le signal doit voyager assez loin. «Le signal doit passer de la station de base au téléphone portable, puis se refléter passivement, puis revenir à la station de base», dit-il. «C’est la raison pour laquelle ils ont des dizaines de mètres, pas des centaines de mètres, ni des kilomètres, c’est ce que les téléphones portables modernes obtiennent.» En fait, les experts en télécommunications affirment qu’un téléphone portable moderne peut se connecter à une tour située à plus de 30 km.
L’autre problème, dit Blaauw, pourrait être l’interférence. Étant donné que la station de base s'efforce de détecter le faible changement d'ondes radio réfléchies de manière passive, le fonctionnement simultané de plusieurs téléphones peut compliquer la détection du signal correct dans tous les bruits. Mais Talla dit qu’ils travaillent à résoudre ce problème dans les futurs prototypes, en utilisant la station de base pour un traitement et un filtrage supplémentaires.
L’équipe poursuit ses travaux sur le téléphone sans pile en coopération avec Jeeva Wireless, une entreprise dérivée des recherches du laboratoire, qui est axée sur la commercialisation du Wi-Fi à très faible consommation. Talla, actuellement directeur technique de Jeeva, a annoncé son intention d'intégrer un appareil photo pour les images et les textos à l'aide d'un écran à encre électronique, technologie identique à celle utilisée actuellement sur le Kindle et d'autres lecteurs électroniques. Un autre futur possible pour le gadget serait de l’intégrer dans un téléphone intelligent ordinaire, explique Talla. De cette manière, si la batterie meurt, l'utilisateur peut toujours émettre des appels d'urgence. Dans tous les cas, ils espèrent améliorer la qualité des appels en développant un microphone spécialement conçu pour la rétrodiffusion.
Selon Talla, l’appareil a un avenir prometteur avec les technologies de la prochaine génération. «Une option de la 5G rendrait notre technologie plus pratique», dit-il. Avec la 5G, les entreprises envisagent de rapprocher davantage les stations de base cellulaires pour permettre des débits de données plus élevés. Pour le téléphone cellulaire sans pile, le passage à des tours cellulaires plus rapprochées augmenterait la couverture, en particulier dans les environnements urbains.
Bien que l’idée soit intrigante, il faudra beaucoup de temps avant que les téléphones cellulaires sans pile ne parviennent sur le marché. Pour le moment, au moins, vous devrez toujours garder ce câble de charge supplémentaire sous la main.
