何てことだ！物体を遠隔操作できることを知りました。

SF映画の主人公のように、信号を送信するだけで遠くの物体を自分の意志に反応させることができるとしたらどうでしょう。それはなんと望ましい光景でしょう！おそらくあなたも、魔法の武器が自動的に反応し、考えるだけですべてを制御できるファンタジー小説の主人公になることを夢見たことがあるでしょう。

これらの魔法の能力を現実に実現するのは今のところ困難ですが、その「簡易版」はいたるところで見つかります。春節の夜会を観ているときに、チャンネルを変えたり音量を調整したりしたい場合は、リモコンを取り出してボタンを押すだけです。お子様と一緒にリモコンカーで遊ぶときは、ハンドルや携帯電話を使って車を思い通りに動かすことができます。何千マイルも離れた医師でも、手術器具を遠隔操作することで手術を行うことができます。一般的になったこれらの技術はすべてワイヤレスリモコンです。

ワイヤレスリモートコントロール技術の核心は、信号を送信して物体の内部機構を刺激し、物体が自律的に反応して所定の動作を実行できるようにすることです。この技術により、私たちは日常生活の中で科学技術の魔法を感じることができるだけでなく、「すべてが心に従う」という夢をある程度実現することもできます。

では、ワイヤレスリモートコントロール技術とは一体何なのでしょうか?どのように機能しますか?今日はそれについて話しましょう。

ワイヤレスリモコンの起源

ワイヤレスリモートコントロール技術の起源は 19 世紀末にまで遡ります。 1893年、電気の魔術師ニコラ・テスラは、米国ミズーリ州セントルイスで初の公衆無線通信を実証しました。 1898年、テスラはニューヨークのセントラルパークの湖で遠隔操作の自動ボートの実験を行い、大成功を収めました。

テスラのリモコンボートは、リモコン装置から受信した電波に基づいてモーターの回転方向を制御したり、舵の角度を調整したりすることができます。テスラの発明は、目に見える接続なしに船を制御できたため、当時の聴衆からは一種の魔法とみなされていました。

テスラのリモコンボートの写真（ウィキより）

テスラの遠隔操作ボートは当時としては革命的な技術でした。これは、無線制御デバイスにおける電磁パルスの可能性を実証しただけでなく、その後の無線通信技術の発展にもインスピレーションを与えました。この技術はその後、軍事、エンターテインメント、家電製品などさまざまな業界で広く使用されるようになりました。

リモコンの登場

民間分野では、さまざまな無線リモートコントロール技術が継続的に開発され、応用されています。 1956 年、ロバート・アドラーは超音波を使ってテレビのチャンネルや音量を調整する超音波リモコンを開発しました。 1980 年代には、超音波リモコンに代わって赤外線リモコンが徐々に普及し始めました。ソニーは2007年にRF（無線周波数）リモコンを発売し、リモコンの利便性をさらに向上させました。

赤外線リモコンは、0.76～1.5μmの波長の近赤外線を使用して制御信号を送信します。通常は赤外線発光ダイオードにより赤外線を放射し、赤外線受信ダイオードにより信号を受信してデコードします。赤外線は指向性が良好で耐干渉性が強いという利点があるため、テレビやエアコンなどの家電製品のリモコンに広く使用されています。

RF 無線周波数リモートコントロールは、電波を使用して信号を送信します。一般的に使用される周波数には 315MHz と 433MHz があります。制御信号を RF 信号に変調して送信し、受信機で復調およびデコードします。電波はある程度の障害物を透過することができ、より強い浸透能力とより長い伝送距離を持ちます。

しかし、時代の発展とともに、人々はさまざまなリモコンを使って他の物体を制御することに満足しなくなり、軽さと利便性に対する要求がますます高まっています。他のワイヤレスリモートコントロールテクノロジーと比較して、Bluetooth および Wi-Fi テクノロジーは、より高い統合性、より高い伝送速度、より安定した接続パフォーマンスを備えています。 Bluetooth モジュールまたは Wi-Fi モジュールを介してデバイス間のワイヤレス接続と制御を実現します。そのため、スマートフォンやタブレットパソコンなどのスマートデバイスのリモートコントロールに広く使用されています。

ワイヤレスリモコン技術は、私たちの日常生活のあらゆる場面で欠かせない役割を果たしています。テレビのリモコンからスマートホームシステムまで、これらの小型デバイスにより、家庭内のさまざまな電化製品を簡単に制御し、テクノロジーがもたらす利便性を享受できます。

ワイヤレスリモートコントロールを実現するにはどうすればいいですか?

では、ワイヤレスリモートコントロールテクノロジーはどのように機能するのでしょうか?指示の送信から正確な実行までのこの素晴らしい旅に出かけましょう。

ステップ1: 命令の生成とエンコード

リモコンを手に持ち、ボタンを軽く押すところを想像してください。この時点で、リモコン内部のプロセッサが忙しくなり始めます。ユーザーの指示を受信し、それを固有のデジタル信号の文字列に変換します。これらの信号は、注意深く書かれた「秘密のコード」のようなもので、各文字列は、チャンネルの変更、音量の調整、ライトの点灯などの特定の操作を表します。

ステップ2: 信号の伝達と拡散

次に、これらの「秘密」信号は、制御対象デバイスに到達するために空気中を移動する必要があります。これを実現するために、リモコンは赤外線や電波などの無線通信技術を使用します。赤外線信号は懐中電灯の光のようなものです。ビームは直線的に移動するため、ターゲットデバイスに直接向ける必要があります。電波はより柔軟です。いくつかの障害物を通過し、より広い範囲を移動することができます。いずれにしても、これらの信号は目に見えないメッセンジャーのように機能し、指示をターゲットデバイスに正確に伝えます。

ステップ3: 信号の受信とデコード

信号が対象デバイスに到達すると、デバイス内の受信機がすぐに動作を開始します。それは、リモコンからの「秘密の言葉」をいつでもキャッチする準備ができている、熱心な聞き手のようなものなのです。信号を受信すると、受信機はそれを元のコマンド情報に変換し、デバイスに送信して、チャンネルの変更、音量の調整、ライトの点灯など、これらの指示に基づいて対応するアクションを実行します。

ステップ4: 実行とフィードバック

ほとんどの場合、ワイヤレスリモートコントロール技術の実装プロセスは一方向です。つまり、リモコンがコマンドを送信すると、ターゲットデバイスはリモコンにフィードバックを送信せずに、対応する操作をすぐに実行します。ただし、スマートホームシステムなどの一部の高度なシステムでは、デバイスがステータスの更新や確認をリモートコントロールまたは中央コントローラーに送信することがあります。この情報は、デバイスの現在のステータスを理解したり、コマンドが正常に実行されたかどうかを確認したりするのに役立ちます。

モノのインターネット（IoT）、人工知能（AI）、5G通信技術の発展に伴い、遠隔制御技術にも新たな変化がもたらされています。今では、携帯電話のアプリケーションを通じて、照明や家電製品など、家庭内のさまざまな機器を遠隔操作することができます。高度なリモートコントロール技術を使用して、自動車の自動運転を実現したり、ドローンに飛行ショーを指示したりすることもでき、私たちの生活はより便利で興味深いものになります。

スマートホーム用のワイヤレスリモコンシーン。 AIによって生成された画像

リモートコントロール、新たな方向性

では、最初に戻りましょう。将来、私たちが本当に「マインドコントロール」を実現できるようになる日が来ると考えたことはありますか?答えはイエスです。脳コンピュータインターフェース技術（BCI）は、人間の脳が外界と通信するための「情報ハイウェイ」として知られています。脳波を読み取り、私たちの意図をコンピューターや他のデバイスに送信される指示に変換します。

近年、BCI テクノロジーは多くの進歩を遂げてきました。 2020年、天津大学の神経工学チームは脳コンピューターインターフェースを使ったドローンの制御を実現した。実験中、実験者はドローンが離陸、着陸、回転などのコマンドを完了するように集中するだけで済みます。この脳制御ドローンシステムは、手や音声入力に頼らず、完全に脳信号に依存して制御します。これは、遠隔操作の分野における脳コンピューターインターフェース技術の応用可能性を実証するだけでなく、手足に制限のある人が車椅子、家電製品、スマートホームを操作するのを支援するなど、特別なグループにとってより便利なライフスタイルを提供します。

2020年7月5日、天津大学の神経工学チームは脳制御ドローンの実験を実施した。新華社通信からの写真（撮影：宋睿）

ビッグデータと機械学習アルゴリズムの進歩により、脳の命令を識別するBCIの精度は向上し続けており、5Gと低遅延ネットワークの普及により、リモートコントロールがより便利になっています。将来的には、脳コンピューターインターフェースがワイヤレスリモートコントロール技術と組み合わされ、「思考」によって自動車やドローンを制御したり、宇宙ステーションの運用を完了したりできるようになると予想されています。中国の「天宮2号」実験が第一歩を踏み出した。宇宙飛行士は脳コンピューターインターフェースを介して機器と対話することに成功し、宇宙遠隔制御の新たな道を開拓した。

BCI は、従来のワイヤレスリモートコントロールの限界を打ち破り、リモートコントロールの利便性と思考のリアルタイム性を組み合わせることができます。将来のワイヤレスリモコンは、リモコンや携帯電話などのデバイスに依存せず、よりスマートかつシームレスな方法で私たちの思考と直接つながるようになるかもしれません。この技術は単なるツールではなく、私たちの思考を拡張し、「マインドコントロール」の魔法を現実のものにしてくれるでしょう。

ワイヤレスリモコン技術は、「空気を通して物体を制御する」という魔法の世界を開く鍵のようなものです。さまざまなデバイスを簡単に制御し、テクノロジーがもたらす利便性と楽しさを楽しむことができます。そして、テクノロジーの継続的な発展により、将来的には私たちが発見し、探求するのを待っている魔法のようなアプリケーションがさらに増えると信じています。

さあ、頭を使ってください。「マインドコントロール」が実現可能だとしたら、それを何に使いたいですか?

参考文献

[1] 孫振平.無人戦闘システム[M]。発行元：国立国防大学技術出版局、2023年。

[2] Pfurtscheller, G.、および Neuper, C. (2001)。運動イメージと脳とコンピュータの直接的なコミュニケーション[J]。 IEEE論文集、89(7)、1123-1134。

[3] 新華社通信「マインドコントロール」が本当にやってくる…[EB/OL]。 (2021-02-05) https://xhpfmapi.zhongguowangshi.com/vh512/share/9748145?channel=weixin

[4] 中国ラジオ放送管理局ワイヤレスリモートコントロールの原理[EB/OL]。 https://www.srrc.org.cn/article13464.aspx

企画・制作

著者: リン・ハオ、中国科学院長春光学・精密機械・物理研究所大学院生

レビュー丨広州大学機械電気工学部副学部長梁忠偉

企画丨Ding Zong

編集者: ディン・ゾン

校正：Xu Lai、Lin Lin