運動能量收集：把你變成驅動物聯網的電源

　　記得科幻劇《Black Mirror》中的一個劇情——世界的運行是建立在人類騎單車產生的能量之上。而哥倫比亞大學新近也開展了一項類似的關于人體能量收集的研究。他們的研究內容沒有那么恐怖，但是他們發現如果將人類日常活動中（比如走路、開門…）的動能收集起來，轉化成的電能足以維持一些可穿戴設備對外部的數據連接。

　　可穿戴設備和物聯網想要得到普及，電池是這其中必須要解決的問題。而現有電池和太陽能轉化技術都會受到場景的限制，運動能量收集則是一種靈活、廉價的解決方案。

　　運動能量收集的方案可以是一個一定重量的小裝置連接到彈簧。當人開始運動時，身上佩戴的能量收集器中的彈簧就會帶動小裝置，在這一過程中壓電材料或者微電子機械系統會將動能轉化為電能。人體運動的幅度和頻率越大，那么產生的能量就越多。

　　比較容易理解的一點是，具備周期性的運動會比一般的活動產生更多的能量。研究人員發現寫字和打開抽屜這樣的動作大約能收集到10-30微瓦的能量；走路產生的可收集能量范圍在100-200微瓦；而當你有意識地去搖一個物體，產生能量可以達到3000微瓦（3毫瓦）以上。

　　下表是人體在日常活動中產生的能量數據，包括休息、走路、跑步和騎車。你可以發現激烈的周期性運動——走路和跑步能產生不少的能量。而騎車對應的數據，如果你將能量收集器的佩戴位置向下調（比如放到腳踝上），這其中產生的能量會更多。

　　在他們的研究結果中，還有一些打破我們直覺的有趣發現：比如下樓梯比上樓梯產生更多的有效能量，因為前者肢體擺動的幅度更大；俯臥撐和仰臥起坐不如平常的走路有效。另外，高個的試驗者比矮個試驗者多產生20%的能量——這點在體重上也有類似的對應。

　　總的來說，哥大的這項研究對運動能量收集設備的生產和使用有極大的指導意義。幾乎在他們的每個案例中，被試都能產生足夠的能量將數據流無線傳輸到附近的設備——比如通過藍牙將健康管理數據傳給手機。同時，他們也發現一些物體，比如抽屜，書籍還有門因為吸收了人的動能同樣也能收集到足夠的能量將連接到物聯網。

　　前一項發現（相信目前應該已經有團隊正在研發）將會給Nike FuelBand和Fitbit這樣的設備帶來運動能量收集的功能，并有望讓設備擺脫充電問題；而后一項則會使物聯網實現更大范圍的擴張。