TED日本語 - エリック・ガイラー: ワイヤレス電力のデモ


TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - エリック・ガイラー: ワイヤレス電力のデモ

TED Talks

Eric Giler demos wireless electricity


エリック・ガイラーはケーブルを使わない電力で、我々のつながれた生活を解決しようとしています。このSFに出てくるような技術の利点を説明し、MITの画期的な発明 「WiTricity(「ワイヤレス」と「電気」の造語)」のデモを行います。まもなく実用化され、携帯電話や車、ペースメーカーを充電するようになります。


Early visions of wireless power actually were thought of by Nikola Tesla basically about 100 years ago. The thought that you wouldn't want to transfer electric power wirelessly, no one ever thought of that. They thought, "Who would use it if you didn't?" And so, in fact, he actually set about doing a variety of things. Built the Tesla coil. This tower was built on Long Island back at the beginning of the 1900s. And the idea was, it was supposed to be able to transfer power anywhere on Earth. We'll never know if this stuff worked. Actually, I think the Federal Bureau of Investigation took it down for security purposes, sometime in the early 1900s.

But the one thing that did come out of electricity is that we love this stuff so much. I mean, think about how much we love this. If you just walk outside, there are trillions of dollars that have been invested in infrastructure around the world, putting up wires to get power from where it's created to where it's used. The other thing is, we love batteries. And for those of us that have an environmental element to us, there is something like 40 billion disposable batteries built every year for power that, generally speaking, is used within a few inches or a few feet of where there is very inexpensive power.

So, before I got here, I thought, "You know, I am from North America. We do have a little bit of a reputation in the United States." So I thought I'd better look it up first. So definition number six is the North American definition of the word "suck." Wires suck, they really do. Think about it. Whether that's you in that picture or something under your desk. The other thing is, batteries suck too. And they really, really do. Do you ever wonder what happens to this stuff? 40 billion of these things built. This is what happens. They fall apart, they disintegrate, and they end up here.

So when you talk about expensive power, the cost per kilowatt-hour to supply battery power to something is on the order of two to three hundred pounds. Think about that. The most expensive grid power in the world is thousandths of that. So fortunately,one of the other definitions of "suck" that was in there, it does create a vacuum. And nature really does abhor a vacuum.

What happened back a few years ago was a group of theoretical physicists at MIT actually came up with this concept of transferring power over distance. Basically they were able to light a 60 watt light bulb at a distance of about two meters. It got about 50 percent of the efficiency -- by the way, that's still a couple thousand times more efficient than a battery would be, to do the same thing. But were able to light that, and do it very successfully. This was actually the experiment. So you can see the coils were somewhat larger. The light bulb was a fairly simple task, from their standpoint.

This all came from a professor waking up at night to the third night in a row that his wife's cellphone was beeping because it was running out of battery power. And he was thinking, "With all the electricity that's out there in the walls, why couldn't some of that just come into the phone so I could get some sleep?" And he actually came up with this concept of resonant energy transfer. But inside a standard transformer are two coils of wire. And those two coils of wire are really, really close to each other, and actually do transfer power magnetically and wirelessly, only over a very short distance.

What Dr. Soljacic figured out how to do was separate the coils in a transformer to a greater distance than the size of those transformers using this technology, which is not dissimilar from the way an opera singer shatters a glass on the other side of the room. It's a resonant phenomenon for which he actually received a MacArthur Fellowship Award, which is nicknamed the Genius Award, last September, for his discovery.

So how does it work? Imagine a coil. For those of you that are engineers, there's a capacitor attached to it too. And if you can cause that coil to resonate, what will happen is it will pulse at alternating current frequencies -- at a fairly high frequency, by the way. And if you can bring another device close enough to the source, that will only work at exactly that frequency, you can actually get them to do what's called strongly couple, and transfer magnetic energy between them. And then what you do is, you start out with electricity, turn it into magnetic field, take that magnetic field, turn it back into electricity, and then you can use it.

Number one question I get asked. I mean, people are worried about cellphones being safe. You know. What about safety? The first thing is this is not a "radiative" technology. It doesn't radiate. There aren't electric fields here. It's a magnetic field. It stays within either what we call the source, or within the device. And actually, the magnetic fields we're using are basically about the same as the Earth's magnetic field. We live in a magnetic field.

And the other thing that's pretty cool about the technology is that it only transfers energy to things that work at exactly the same frequency. And it's virtually impossible in nature to make that happen. Then finally we have governmental bodies everywhere that will regulate everything we do. They've pretty much set field exposure limits, which all of the things in the stuff I'll show you today sort of sit underneath those guidelines.

Mobile electronics. Home electronics. Those cords under your desk, I bet everybody here has something that looks like that or those batteries. There are industrial applications. And then finally, electric vehicles. These electric cars are beautiful. But who is going to want to plug them in? Imagine driving into your garage -- we've built a system to do this -- you drive into your garage, and the car charges itself, because there is a mat on the floor that's plugged into the wall. And it actually causes your car to charge safely and efficiently. Then there's all kinds of other applications. Implanted medical devices, where people don't have to die of infections anymore if you can seal the thing up. Credit cards, robot vacuum cleaners.

So what I'd like to do is take a couple minutes and show you, actually, how it works. And what I'm going to do is to show you pretty much what's here. You've got a coil. That coil is connected to an R.F. amplifier that creates a high-frequency oscillating magnetic field. We put one on the back of the television set. By the way, I do make it look a little bit easier than it is. There's lots of electronics and secret sauce and all kinds of intellectual property that go into it. But then what's going to happen is, it will create a field. It will cause one to get created on the other side.

And if the demo gods are willing, in about 10 seconds or so we should see it. The 10 seconds actually are because we -- I don't know if any of you have ever thought about plugging a T.V. in when you use just a cord. Generally, you have to go over and hit the button. So I thought we put a little computer in it that has to wake up to tell it to do that. So, I'll plug that in. It creates a magnetic field here. It causes one to be created out here. And as I said, in sort of about 10 seconds we should start to see ...

This is a commercially -- (Applause) available color television set. Imagine, you get one of these things. You want to hang them on the wall. How many people want to hang them on the wall? Think about it. You don't want those ugly cords coming down. Imagine if you can get rid of it.

The other thing I wanted to talk about was safety. So, there is nothing going on. I'm okay. And I'll do it again, just for safety's sake. Almost immediately, though, people ask, "How small can you make this? Can you make this small enough?" Because remember Dr. Soljacic's original idea was his wife's cellphone beeping.

So, I wanted to show you something. We're an equal opportunity designer of this sort of thing. This a Google G1. You know, it's the latest thing that's come out. It runs the Android operating system. I think I heard somebody talk about that before. It's odd. It has a battery. It also has coiled electronics that WiTricity has put into the back of it. And if I can get the camera -- okay, great -- you'll see, as I get sort of close ... you're looking at a cellphone powered completely wirelessly. (Applause)

And I know some of you are Apple aficionados. So, you know they don't make it easy at Apple to get inside their phones. So we put a little sleeve on the back, but we should be able to get this guy to wake up too. And those of you that have an iPhone recognize the green center. (Applause)

And Nokia as well. You'll see that what we did there is put a little thing in the back, to do that, and it probably beeps, actually, as it goes on as well. But they typically use it to light up the screen. So, imagine these things could go ... they could go in your ceiling. They could go in the floor. They could go, actually, underneath your desktop. So that when you walk in or you come in from home, if you carry a purse, it works in your purse. You never have to worry about plugging these things in again. And think of what that would do for you.

So I think in closing, sort of in the immortal visions of The New Yorker magazine, I thought I'd put up one more slide. And for those of you who can't read it, it says, "It does appear to be some kind of wireless technology." So, thank you very much. (Applause)

最初にワイヤレスで電力を送ることを 考えたのは ニコラ テスラです 今から100年ほど前の話です まさか 電力をワイヤレスで送ろうなんて 誰も考えもしませんでした 「一体誰が使うんだ」と それでも彼は たくさんのやり方に 取り掛かったのです それでできたのがテスラ コイルです このタワーは ロングアイランドに1900年代初めに作られました 電力を世界中どこにでも送ってしまおうという アイデアです これが実際にうまくいったかどうかは誰にもわかりません FBIが安全保障上の問題から 撤去してしまったようです 1900年代の初めには...

ただひとつ電気について明らかになったのは 我々が電気を大好きだということ どれくらい好きか考えてみて下さい 外を歩いてみると 数兆ドルものお金が 世界中でインフラに投資されているのがわかります 電線を張り 発電所から消費地まで 電気を届けるためのインフラです また我々は乾電池も好きです 環境問題について関心のある人はよく聞いて下さい 毎年400億個もの 使い捨て乾電池が作られています 一般的に言って 電気は 非常に安価な電気のあるところから 手の届く範囲内で使われます

ここに来る途中で考えてみました 「私は北米の出身なので アメリカでよく知られた単語を まずは調べてみよう」と この6番目は北米での定義です suck (最悪) という言葉の... 電源コードは本当に最悪ですよね 考えてみて下さい こんな状態になったり 机の下がこんな感じだったりしませんか? 乾電池も最悪ですよね これはもう死ぬほど最悪です こいつが一体どうなるか考えたことありますか? 毎年400億個も作られているんですよ こうなります 粉々に崩れてしまいます 最後にはこういう所に捨てられます

だから電気がどれだけ高くつくかを考える際には 乾電池から電力を供給する キロワットアワー当りのコストは 100kgを超える単位で考えなければなりません 考えてみて下さい 世界で最も高価な系統電力は その何千倍にもなります 幸いなことに suckという言葉には 「真空を作り出す」という意味もあります そして自然は真空を放っておきません

数年前のことですが MITの理論物理学者のグループが 離れた所に電力を飛ばすというコンセプトを思いつきました 基本的に2メートル離れた所にある 60ワットの電球を点けることができました 50パーセントの発電効率です ちなみにこれは 乾電池で同じことをするのに比べ 数千倍も効率的なのです 電球に明かりを点けることに成功し しかもとても上手くいきました これは実験ですので コイルはいささか大きめです 電球を点けるのは彼らにすれば割と簡単なタスクでした

元々のきっかけは ある教授が ある時3晩続けて 奥さんの携帯電話が 鳴って起こされたことです バッテリーが残量わずかだったのです 彼は思いました 「すぐそこの壁にはたくさん電気が流れているんだから 少しくらい携帯に入ってくれれば ぐっすり眠れるのに」 それでこのコンセプトを思いついたわけです 「共鳴エネルギー伝送」です 普通の変圧器には2つのコイルがあります この2つのコイルは非常に近接していて 磁気を使ってワイヤレスに 電力を転送します 非常に短い距離ですが...

ソイヤチッチ博士が見つけ出したのは 変圧器のコイルを分離して より長い距離で使えるようにすることでした この技術は オペラ歌手が 部屋の向こう側にあるガラスを割るのと似た方法です これは共鳴現象と呼ばれ 彼はこの発見で 「天才賞」とも呼ばれる マッカーサー フェローシップ賞を 昨年9月に受賞しています

では 一体どのような原理なのでしょう? コイルをイメージして下さい エンジニアの皆さんは そこにコンデンサーも付けて下さい そのコイルを共鳴させることができたなら それは振動し始めます 交流の周波数でです ちなみにかなりの高周波になります 別のデバイスを持ってきて それに十分近づけることができたなら ちょうど同じ周波数で動作するのです 「強い結合」と呼ばれる状態にして 両者の間で磁気エネルギーを伝送できます そこで まず片側で電気を 磁界に変え 反対側で磁界を 電気に戻すのです こうして電気が伝送されます

一番多い質問は安全性です 携帯電話の安全性を心配する人がいますよね 安全性は問題ないのか?ってね まずこれは放射技術ではありません 電波を放射しないのです 電界は発生しません 磁界だけです しかも磁界は 我々が「電力源」と呼ぶものと デバイスの中だけに留まります ここで使われている磁界は 地球の磁界と基本的に同じものです 我々は磁界の中で暮らしているのです

この技術のもうひとつすごいところは 正確に同じ周波数で動くものだけにエネルギーを飛ばすことです これは本来ほとんど不可能に近いことです そして遂に至るところで行政組織が 規制を始めようとしています 今日お見せするものは全て その規制で定められた 許容値の範囲内に収まっています

モバイルエレクトロニクス ホームエレクトロニクス 机の下のこのようなコードはきっと 皆さんお馴染みのものかと思います 乾電池もそうです 産業用途のものもあります そして最近では 電気自動車です 電気自動車は美しいものです でもいちいち充電コードを挿すなんて面倒ですよね? 我々が作ったシステムは 車庫に車を停めると 車が勝手にチャージしてくれるんです 床に敷かれたマットが壁につながれていて 安全かつ効率的に車を充電させるのです 他にも色々な用途があります 埋め込まれた医療デバイスとか もう感染で死ぬ人はいなくなります 完全に密封してしまえば... クレジットカードや掃除ロボットなどもあります

本日はここで数分のお時間を頂き 実際にどう動くのかをご覧に入れたいと思います ここにあるものでほぼ全てです ここにコイルがあります そのコイルにつながれているRFアンプが 高い周波数で振動する磁界を作り出します テレビの後ろにも同じものを置いています ちなみに これは実際よりも簡単に見えるようにしています たくさんのエレクトロニクス部品とちょっとした秘密 そしてあらゆる種類の知的財産が詰まっています さてここで何が起こるかというと 磁界を作り出し 他方のデバイスにも磁界を 作り出します

もしデモの神のご機嫌がよければ およそ10秒でテレビが点きます なぜ10秒かかるのかというと -- コードを使ってテレビを点けようとしたことがある人が いるかどうかわかりませんが 普通は近くにいってボタンを押さなければなりません そこで内蔵した小さなコンピュータを起動させ テレビを点けるように指令させるようにしたのです ではコードを挿します ここに磁界を作り出します それがこちら側にも伝わって さっきも言ったように およそ10秒で テレビが点くはずです...

これは普通に -- (拍手) 普通にお店で売られているカラーテレビです 想像して下さい これを手に入れたら 壁に掛けたくなるでしょう テレビを壁に掛けたいと思う人はどのくらいいますか? 考えてみて下さい コードがぶら下がっているのは嫌でしょう コードを取り除けたらと想像してみて下さい

安全性についてもお話しておきましょう 何の問題もありません 私は大丈夫です もう一回やります 安全の為ですが これを見ると皆すぐに聞いてくることがあります 「どの位小さくできるのか? 十分に小さくできるのか?」 ソイヤチッチ博士の元のアイデアは 奥さんの携帯から来たのを思い出して下さい

そこでお見せしたいものがあります 我々は機会均等主義の設計者として-- まずはグーグルのG1です 最近出てきたのをご存知でしょう アンドロイドOSで動いています たしか誰かが話していましたよね ちょっと変わっています バッテリーの他に コイル状のエレクトロニクスも付いています 我々WiTricityが裏に取り付けたものです カメラを近づけてもらえますか? はい、オッケー ご覧下さい これを近づけると... 完全にワイヤレスで充電された携帯電話になります (拍手)

そしてアップル愛好家がいるのもわかってますよ 実はアップルの電話の中をいじるのは簡単じゃないんです そこで裏に小さなケースを取り付けました こいつでも起動できるはずです iPhoneをお使いの方にはお馴染みの緑色の画面です (拍手)

ノキアでもやってみました 裏に小さなものを取り付けているのがわかるでしょう これも電源が入ると音が鳴るはずです 普通はスクリーンを照らすのに使っていますが... 何ができるか想像してみて下さい 天井に入れられます 床に入れられます 勿論机の下にも埋め込めます 部屋に入ってきたら 財布を持っているとして 財布の中でも充電できるのです これらのものを二度と電源に挿す必要はなくなります あなたなら何に使うか考えてみて下さい

最後に 「ザ ニューヨーカー」誌の不滅のビジョンみたいに もう1枚スライドを追加してみました ちょっと見えにくいかもしれませんが 「ワイヤレス技術のように見えるぞ」と書いています どうもありがとうございました (拍手)

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