想象一下，如果你能夠像科幻電影中的主角那樣，只需發出一個訊號，就能讓遠處的物品響應你的意志而動，這是多麼令人嚮往的場景！或許你也曾夢想成為玄幻小說裡的主角，只需心念一動，法寶便能自動響應，駕馭萬物。
雖然這些神奇的能力在現實中暫時難以實現，但其“簡單版”隨處可見——看春晚的時候想換個臺調調音量，掏出遙控器按一下就行。而陪小朋友玩遙控車，操作手柄或手機就能讓車子按照你的心意移動。甚至千里之外的醫生也能透過遠端遙控手術器械為你進行手術。這些已經司空見慣的技術，都是無線遙控。
無線遙控技術的核心在於，透過傳送一個訊號，激發物體內部的機制，使其能夠自主響應並執行預定的動作。這種技術不僅讓我們在日常生活中感受到了科技的魔力，也讓我們在某種程度上實現了“心念一動，萬物隨行”的夢想。
那麼，無線遙控技術究竟是什麼呢？它的工作原理又是怎樣的呢？今天咱們就來聊一聊。
無線遙控的起源
無線遙控技術的起源可以追溯到 19 世紀末。1893 年，電學奇才尼古拉·在美國密蘇里州聖路易斯首次公開展示了無線電通訊。1898 年，特斯拉在紐約中央公園的湖裡進行了遙控自動化小船的實驗，取得極大成功。
特斯拉的遙控小船，能根據收到的遙控裝置發出的無線電波，控制電機的旋轉方向，從而調整舵的角度。特斯拉的這項發明在當時被觀眾稱為是一種魔法，因為它能夠在沒有任何可見連線的情況下控制船隻。
特斯拉的遙控船 圖片來自wiki
特斯拉的遙控船在當時是一項革命性的技術，它不僅展示了電磁脈衝在無線控制裝置中的潛力，而且為後來的無線通訊技術的發展提供了靈感。這項技術後來被廣泛應用於軍事、娛樂、消費電子等各個行業。
第二次世界大戰期間，遙控技術在軍事領域得到了迅速發展，無人裝備和導彈的遠端控制在戰爭中首次出現。二戰時期的遙控戰車，原理和今天民用的遙控玩具車、無人機一樣，也是透過手持操縱裝置，有的用無線遙控透過無線電波傳輸訊號，也有許多透過導線進行有線遙控，遙控指令動作。
1942 年，博格瓦德 IV 號（BC4）遙控爆破車開始交付德軍，相比於歌莉婭這些有線遙控車輛，博格瓦德IV號在技術效能上已經達到另一個等級。它採用有人駕駛和無線遙控操作相結合的模式，即日常裡可使用駕駛員操作短程行軍。在抵達前線作戰時可改為無線遙控操作，控制車輛抵達預定區域釋放定時的爆炸物，然後車輛撤離危險區域。這種裝備的設計想法一直沿用到了今天，在現代戰爭中，遠端遙控的無人裝備在戰場上不斷髮揮著關鍵作用。
二戰時期德國 B4C 型遙控爆破車。圖片來自wiki
遙控器的出現
在民用方面，各種無線遙控技術不斷發展應用。1956 年，羅伯·愛德勒開發了超聲波遙控器，利用超聲波來調節電影片道和音量。1980 年，紅外遙控器開始逐漸取代超聲波遙控器。2007 年，索尼釋出了 RF（radio frequency）射頻遙控器，進一步提升了遙控器的便利性。
紅外線遙控利用波長為 0.76～1.5μm 之間的近紅外線來傳送控制訊號。它通常由紅外發光二極體發出紅外線，並由紅外接收二極體接收訊號並進行解碼。由於紅外線具有方向性好、抗干擾能力強等優點，因此被廣泛應用於電視、空調等家用電器的遙控中。
RF 射頻遙控則利用無線電波傳輸訊號，常用的頻率有 315MHz 和 433MHz 等。它透過將控制訊號調製到射頻訊號上發射出去，然後由接收器接收到訊號後進行解調和解碼。無線電波可以穿過一些障礙物進行傳播，具有更強的穿透能力和更遠的傳輸距離。
然而，隨著時代的發展，人們已經不滿足於用各種遙控器來控制其他物體，對輕量化和便捷性的要求越來越高。與其它無線遙控技術相比，藍芽和 Wi-Fi 技術具有更高的整合度、更高的傳輸速度和更穩定的連線效能，它們透過藍芽模組或 Wi-Fi 模組實現裝置之間的無線連線和控制。因此被廣泛應用於智慧手機、平板電腦等智慧裝置的遙控中。
在我們日常生活的每一個角落，無線遙控技術都扮演著不可或缺的角色。從電視機的遙控器到智慧家庭系統，這些小巧的裝置讓我們能夠輕鬆操控家中的各種電器，享受科技帶來的便利。
無線遙控，怎麼實現？
那麼，無線遙控技術究竟是如何工作的呢？讓我們一同踏上這場從指令傳送到精準執行的奇妙旅程。
1.第一步：指令的生成與編碼
想象一下，你手中緊握著一個遙控器，輕輕按下按鈕。在這一瞬間，遙控器內部的處理器開始忙碌起來。它接收你的指令，並將其轉換成一串獨特的數字訊號。這些訊號就像是精心編寫的“密語”，每一串都代表著特定的操作，如換臺、調節音量或開啟燈光。
2.第二步：訊號的傳輸與擴散
接下來，這些“密語”訊號需要穿越空氣，到達被控制的裝置。為了實現這一目標，遙控器會利用紅外線或無線電波等無線通訊技術。紅外線訊號就像手電筒發出的光，它沿著直線傳播，需要直接對準目標裝置。而無線電波則更加靈活，它們能夠穿過一些障礙物，在更廣泛的區域內進行傳播。無論是哪種方式，這些訊號都像是無形的使者，將你的指令準確無誤地傳遞給目標裝置。
3.第三步：訊號的接收與解碼
當訊號到達目標裝置時，裝置內部的接收器會立即開始工作。它像是一個敏銳的監聽者，時刻準備著捕捉來自遙控器的“密語”。一旦接收到訊號，接收器會將其轉換回原始的指令資訊，併傳送給裝置並根據這些指令執行相應的操作，如切換頻道、調整音量或開啟燈光。
4.第四步：執行與反饋
在大多數情況下，無線遙控技術的執行過程是單向的。也就是說，遙控器傳送指令後，目標裝置會立即執行相應的操作，而不需要向遙控器傳送任何反饋。然而，在一些高階系統中，如智慧家庭系統，裝置可能會向遙控器或中央控制器傳送狀態更新或確認資訊。這些資訊可以幫助你瞭解裝置的當前狀態或確認指令是否已成功執行。
隨著物聯網（IoT）、人工智慧（AI）和 5G 通訊技術的發展，遙控技術也迎來了新的變革。現在，我們可以透過手機應用遠端控制家中的燈光、家電等各種裝置了。甚至可以透過先進的遙控技術實現汽車的自動駕駛，指揮無人機進行飛行表演，讓我們的生活變得更加便捷和有趣。
智慧家庭的無線遙控場景。圖片由AI生成
遙控，新的方向
那麼，讓我們回到開頭，你是否想過未來有一天我們真的能夠實現“意念控制”呢？答案是可能的。腦機介面技術（BCI）被譽為人腦與外界溝通交流的“資訊高速公路”，它透過讀取腦電波，將我們的意圖轉化成指令傳輸給電腦或其他裝置。
近年來，BCI 的技術已經取得了不少突破。2020 年，天津大學神經工程團隊實現了使用腦機介面操控無人機。實驗中，實驗者僅需集中注意力，就能讓無人機完成起飛、降落、旋轉等指令。這套腦控無人機系統不依賴雙手或語音輸入，完全依靠大腦訊號來進行控制。這不僅展示了腦機介面技術在遙控領域的應用潛力，也為特殊人群提供了更便捷的生活方式，比如幫助肢體受限者操作輪椅、家電或智慧家庭。
2020 年 7 月 5 日，天津大學神經工程團隊進行腦控無人機實驗。圖片來自新華社（宋瑞/攝）
隨著大資料和機器學習演算法的進步，BCI 識別大腦指令的準確率不斷提高，而 5G 和低延遲網路的普及讓遠距離控制更加便捷。未來，腦機介面有望與無線遙控技術結合，讓我們透過“意念”操控汽車、無人機，甚至完成空間站操作。中國“天宮二號”實驗已經邁出了第一步，宇航員透過腦機介面與裝置成功互動，為太空遙控開闢了新途徑。
BCI 可以突破傳統無線遙控的限制，將遙控的便捷性與意念的實時性結合。未來的無線遙控或許不再依賴遙控器、手機等裝置，而是以更智慧、無縫的方式直接與我們的思想連線。這項技術將不僅僅是一個工具，而會成為我們思想的延伸，使“意念操控”的魔法真正進入現實。
無線遙控技術就像是一把開啟“隔空馭物”魔法世界的鑰匙。它讓我們能夠輕鬆地操控各種裝置，享受科技帶來的便捷和樂趣。而隨著技術的不斷發展，相信未來還會有更多神奇的應用等待著我們去發現和探索！
這裡也請大家一起開動腦筋，如果可以實現“意念控制”，你最想用來做什麼呢？
參考文獻
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[5] 二戰德國黑科技：“無人駕駛車”能掃雷爆破，還可以攻擊坦克！ [EB/OL].https://www.sohu.com/a/306145811_494909
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作者丨林昊 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所 研究生
稽核丨梁忠偉 廣州大學機電學院 副院長
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