Японские исследователи использовали машинное обучение для разработки беспроводной системы передачи энергии, которая остается стабильной при любой нагрузке.
Японские учёные разработали новый, высокоэффективный метод проектирования систем беспроводной передачи энергии (WPT). Основанный на машинном обучении, этот метод позволяет системе поддерживать стабильное напряжение даже при изменении нагрузки, что является ключевым шагом на пути к более широкому внедрению беспроводной энергии .
Системы беспроводной передачи электроэнергии (WPT) уже являются ключевым компонентом множества устройств, от смартфонов и биомедицинских датчиков до индукционных плит, которые используют принцип беспроводной передачи электроэнергии для нагрева посуды. Но одна из ключевых проблем современных технологий заключается в том, что они подвержены колебаниям мощности. Это связано с тем, что они зависят от нагрузки, то есть производительность системы существенно зависит от того, какое устройство получает питание (нагрузка).
Для безопасной зарядки аккумуляторов таких устройств, как смартфоны, требуется постоянное, регулируемое напряжение. Сопротивление аккумулятора меняется по мере его заполнения, что в системе беспроводной электропередачи, зависящей от нагрузки, может привести к колебаниям напряжения. Это может привести к повреждению устройства или снижению скорости зарядки.
Для сравнения, новый подход машинного обучения не зависит от нагрузки (LI), что означает, что он может обеспечивать стабильную мощность и поддерживать высокую эффективность независимо от того, какое устройство заряжается. В примере с аккумулятором смартфона это означает, что мощность будет эффективно передаваться при постоянном напряжении, независимо от колебаний сопротивления, которые могут возникать по мере зарядки аккумулятора. Это особенно важно для более крупных аккумуляторов в более сложных приложениях, таких как электромобили, где нагрузка может существенно меняться во время зарядки.
Исследователи представили свои выводы в новом исследовании, опубликованном в июне 2025 года в журнале IEEE Transactions on Circuits and Systems .
Системы беспроводной передачи данных работают на основе процесса, называемого резонансом, подобно тому, как радио или телевизор принимает эфирный сигнал. Передатчик излучает электромагнитные волны определённой частоты, регулируя колебания мощности между конденсатором и катушкой индуктивности. Когда волна достигает приёмника, настроенного на ту же частоту, они резонируют, значительно усиливая сигнал.
В радиоприемнике сигнал затем передается на другие компоненты для дальнейшего усиления и демодуляции для создания звука, тогда как в системе беспроводной передачи энергии этот резонанс позволяет приемнику улавливать и сохранять энергию, передаваемую по беспроводной связи.
Машинное обучение для повышения мощности беспроводной связи
Новая технология использует машинное обучение для моделирования и оптимизации систем передачи электроэнергии, менее зависимых от нагрузки. Процесс включает в себя создание виртуальной модели системы, а затем её симуляцию в действии под наблюдением искусственного интеллекта.
ИИ оценивает эффективность работы системы, основываясь на таких критериях, как количество энергии, теряемой в виде тепла, и степень чистоты электрического сигнала. Затем он методом проб и ошибок оптимизирует систему, обеспечивая её максимальную эффективность, передавая энергию с минимальными колебаниями и рассеиванием энергии. Согласно исследованию, используя новый метод, исследователи снизили колебания до 5% по сравнению с 18% при использовании системы, зависящей от нагрузки. Они также повысили эффективность передачи энергии до 86,7%, в то время как системы, зависящие от нагрузки, могут работать с КПД всего лишь 65% .
По словам ведущего автора исследования Хироо Секии , профессора Высшей школы передовых интеграционных наук Университета Тиба, независимые от нагрузки системы беспроводной передачи энергии имеют широкое применение, выходящее далеко за рамки беспроводной зарядки устройств.
«Мы уверены, что результаты этого исследования — важный шаг на пути к полностью беспроводному обществу», — заявил он в своём заявлении . «Более того, благодаря использованию технологии LI, система беспроводной электросвязи может быть построена просто, что снижает её стоимость и габариты. Наша цель — сделать беспроводную электросвязь повсеместной в течение следующих 5–10 лет». В своем заявлении исследователи отметили, что это исследование также иллюстрирует способы использования ИИ для улучшения проектирования электрических схем, что приведет к трансформации «подхода к проектированию силовой электроники и переходу к будущему автоматизированного проектирования схем».
Алан Брэдли — внештатный автор. Алан — независимый журналист, пишущий о технологиях и развлечениях, специализирующийся на компьютерах, ноутбуках и видеоиграх. Ранее он писал для таких сайтов, как PC Gamer, GamesRadar и Rolling Stone. Если вам нужен совет по технологиям или помощь в поиске лучших предложений, Алан — ваш выбор.