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天啊噜！刚发现原来我早就能做到“隔空驭物”了

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2025-02-07 13:31

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想象一下，如果你能够像科幻电影中的主角那样，只需发出一个信号，就能让远处的物品响应你的意志而动，这是多么令人向往的场景！或许你也曾梦想成为玄幻小说里的主角，只需心念一动，法宝便能自动响应，驾驭万物。

虽然这些神奇的能力在现实中暂时难以实现，但其“简单版”随处可见——看春晚的时候想换个台调调音量，掏出遥控器按一下就行。而陪小朋友玩遥控车，操作手柄或手机就能让车子按照你的心意移动。甚至千里之外的医生也能通过远程遥控手术器械为你进行手术。这些已经司空见惯的技术，都是 无线遥控 。

无线遥控技术的核心在于， 通过发送一个信号，激发物体内部的机制，使其能够自主响应并执行预定的动作。 这种技术不仅让我们在日常生活中感受到了科技的魔力，也让我们在某种程度上实现了“心念一动，万物随行”的梦想。

那么，无线遥控技术究竟是什么呢？它的工作原理又是怎样的呢？今天咱们就来聊一聊。

无线遥控的起源

无线遥控技术的起源可以追溯到 19 世纪末。1893 年，电学奇才尼古拉·特斯拉在美国密苏里州圣路易斯首次公开展示了无线电通信。1898 年，特斯拉在纽约中央公园的湖里进行了遥控自动化小船的实验，取得极大成功。

特斯拉的遥控小船，能根据收到的遥控装置发出的无线电波，控制电机的旋转方向，从而调整舵的角度。 特斯拉的这项发明在当时被观众称为是一种魔法，因为它能够在没有任何可见连接的情况下控制船只。

特斯拉的遥控船图源wiki

特斯拉的遥控船在当时是一项革命性的技术，它不仅展示了电磁脉冲在无线控制设备中的潜力，而且为后来的无线通信技术的发展提供了灵感。这项技术后来被广泛应用于军事、娱乐、消费电子等各个行业。

第二次世界大战期间，遥控技术在军事领域得到了迅速发展，无人装备和导弹的远程控制在战争中首次出现。二战时期的遥控战车，原理和今天民用的遥控玩具车、无人机一样，也是通过手持操纵设备，有的用无线遥控通过无线电波传输信号，也有许多通过导线进行有线遥控，遥控指令动作。

1942 年，博格瓦德 IV 号（BC4）遥控爆破车开始交付德军，相比于歌莉娅这些有线遥控车辆，博格瓦德IV号在技术性能上已经达到另一个等级。它采用有人驾驶和无线遥控操作相结合的模式，即日常里可使用驾驶员操作短程行军。在抵达前线作战时可改为无线遥控操作，控制车辆抵达预定区域释放定时的爆炸物，然后车辆撤离危险区域。这种装备的设计想法一直沿用到了今天，在现代战争中，远程遥控的无人装备在战场上不断发挥着关键作用。

二战时期德国 B4C 型遥控爆破车。图源wiki

遥控器的出现

在民用方面，各种无线遥控技术不断发展应用。1956 年，罗伯·爱德勒开发了超声波遥控器，利用超声波来调节电视频道和音量。1980 年，红外遥控器开始逐渐取代超声波遥控器。2007 年，索尼发布了 RF （radio frequency）射频遥控器，进一步提升了遥控器的便利性。

红外线遥控利用波长为 0.76～1.5μm 之间的近红外线来传送控制信号。它通常由红外发光二极管发出红外线，并由红外接收二极管接收信号并进行解码。由于红外线具有方向性好、抗干扰能力强等优点，因此被广泛应用于电视、空调等家用电器的遥控中。

RF 射频遥控则利用无线电波传输信号，常用的频率有 315MHz 和 433MHz 等。它通过将控制信号调制到射频信号上发射出去，然后由接收器接收到信号后进行解调和解码。 无线电波可以穿过一些障碍物进行传播，具有更强的穿透能力和更远的传输距离。

然而，随着时代的发展，人们已经不满足于用各种遥控器来控制其他物体，对轻量化和便捷性的要求越来越高。与其它无线遥控技术相比，蓝牙和 Wi-Fi 技术具有更高的集成度、更高的传输速度和更稳定的连接性能，它们通过蓝牙模块或 Wi-Fi 模块实现设备之间的无线连接和控制。因此被广泛应用于智能手机、平板电脑等智能设备的遥控中。

在我们日常生活的每一个角落，无线遥控技术都扮演着不可或缺的角色。从电视机的遥控器到智能家居系统，这些小巧的设备让我们能够轻松操控家中的各种电器，享受科技带来的便利。

无线遥控，怎么实现？

那么，无线遥控技术究竟是如何工作的呢？让我们一同踏上这场从指令发送到精准执行的奇妙旅程。

第一步：指令的生成与编码

想象一下，你手中紧握着一个遥控器，轻轻按下按钮。在这一瞬间，遥控器内部的处理器开始忙碌起来。它接收你的指令，并将其转换成一串独特的数字信号。这些信号就像是精心编写的“密语”，每一串都代表着特定的操作，如换台、调节音量或打开灯光。

第二步：信号的传输与扩散

接下来，这些“密语”信号需要穿越空气，到达被控制的设备。为了实现这一目标，遥控器会利用红外线或无线电波等无线通信技术。红外线信号就像手电筒发出的光，它沿着直线传播，需要直接对准目标设备。而无线电波则更加灵活，它们能够穿过一些障碍物，在更广泛的区域内进行传播。无论是哪种方式，这些信号都像是无形的使者，将你的指令准确无误地传递给目标设备。

第三步：信号的接收与解码

当信号到达目标设备时，设备内部的接收器会立即开始工作。它像是一个敏锐的监听者，时刻准备着捕捉来自遥控器的“密语”。一旦接收到信号，接收器会将其转换回原始的指令信息，并发送给设备并根据这些指令执行相应的操作，如切换频道、调整音量或开启灯光。

第四步：执行与反馈

在大多数情况下，无线遥控技术的执行过程是单向的。也就是说，遥控器发送指令后，目标设备会立即执行相应的操作，而不需要向遥控器发送任何反馈。然而，在一些高级系统中，如智能家居系统，设备可能会向遥控器或中央控制器发送状态更新或确认信息。这些信息可以帮助你了解设备的当前状态或确认指令是否已成功执行。

随着物联网（IoT）、人工智能（AI）和 5G 通信技术的发展，遥控技术也迎来了新的变革。现在，我们可以通过手机应用远程控制家中的灯光、家电等各种设备了。甚至可以通过先进的遥控技术实现汽车的自动驾驶，指挥无人机进行飞行表演，让我们的生活变得更加便捷和有趣。

智能家居的无线遥控场景。图片由AI生成

遥控，新的方向

那么，让我们回到开头，你是否想过未来有一天我们真的能够实现“意念控制”呢？答案是可能的。 脑机接口技术（BCI）被誉为人脑与外界沟通交流的“信息高速公路”，它通过读取脑电波，将我们的意图转化成指令传输给电脑或其他设备。

近年来，BCI 的技术已经取得了不少突破。2020 年，天津大学神经工程团队实现了使用脑机接口操控无人机。实验中，实验者仅需集中注意力，就能让无人机完成起飞、降落、旋转等指令。这套脑控无人机系统不依赖双手或语音输入，完全依靠大脑信号来进行控制。这不仅展示了脑机接口技术在遥控领域的应用潜力，也为特殊人群提供了更便捷的生活方式，比如帮助肢体受限者操作轮椅、家电或智能家居。

2020 年 7 月 5 日，天津大学神经工程团队进行脑控无人机实验。图片来自新华社（宋瑞/摄）

随着大数据和机器学习算法的进步，BCI 识别大脑指令的准确率不断提高，而 5G 和低延迟网络的普及让远距离控制更加便捷。 未来，脑机接口有望与无线遥控技术结合，让我们通过“意念”操控汽车、无人机，甚至完成空间站操作。 中国“天宫二号”实验已经迈出了第一步，宇航员通过脑机接口与设备成功交互，为太空遥控开辟了新途径。

BCI 可以突破传统无线遥控的限制，将遥控的便捷性与意念的实时性结合。未来的无线遥控或许不再依赖遥控器、手机等设备，而是以更智能、无缝的方式直接与我们的思想连接。这项技术将不仅仅是一个工具，而会成为我们思想的延伸，使“意念操控”的魔法真正进入现实。

无线遥控技术就像是一把开启“隔空驭物”魔法世界的钥匙。它让我们能够轻松地操控各种设备，享受科技带来的便捷和乐趣。而随着技术的不断发展，相信未来还会有更多神奇的应用等待着我们去发现和探索！

这里也请大家一起开动脑筋，如果可以实现“意念控制”，你最想用来做什么呢？

参考文献

[1] 孙振平. 无人作战系统[M]. 出版地：国防科技大学出版社，2023年.

[2] Pfurtscheller, G., & Neuper, C. (2001). Motor imagery and direct brain-computer communication[J]. Proceedings of the IEEE, 89(7), 1123-1134.

[3] 新华社. “意念控制”真的来了……[EB/OL]. (2021-02-05) https://xhpfmapi.zhongguowangshi.com/vh512/share/9748145?channel=weixin

[4] 中国无线电管理. 无线遥控器原理[EB/OL]. https://www.srrc.org.cn/article13464.aspx

[5] 二战德国黑科技：“无人驾驶车”能扫雷爆破，还可以攻击坦克！ [EB/OL].https://www.sohu.com/a/306145811_494909

作者丨林昊中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研究生

审核丨梁忠伟广州大学机电学院副院长

来源：科普中国

编辑：月

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