Мы уже пережили гонку вооружений среди процессоров. Intel и AMD гнались за более высокими частотами. AMD проиграла и решила, что стоит позаботиться о количестве операций выполняемых за такт. Также прошла гонка объемов. Производители жестких дисков один за другим выводили на рынок все более емкие винчестеры. Потом оказалось, что победой здесь также не пахнет, ни для кого. Наконец, сегодня можно наблюдать другое соревнование: кто создаст самый дешевый ноутбук. Впрочем, другое соревнование может оказаться куда интересней.
Сутки на одном заряде
В середине августа Dell объявила о выпуске ноутбуков Dell Latitude E6400 і Е6500. Одной из главных фишек этих бизнес-лэптопов стало время работы от батарей. Аккумулятор повышенной емкости позволяет этим портативным компьютерам работать без подзарядки 19 часов. Через месяц HP ответила лэптопом EliteBook 6930p, который может обходиться без розетки уже целые сутки. Наконец, некоторое время наблюдавшая за борьбой со стороны Toshiba выступила с ассиметричной инициативой. Японцы выпустили в свет 12,1 дюймовый субноутбук Dynabook SS RX2, который может работать от батареи 12,5 часов. Не самый большой результат, но если учесть размеры и вес компьютера – меньше килограмма – то весьма впечатляет.
Что же объединяет все эти лэптопы? В анонсах упоминается, что каждая из моделей может быть укомплектована SSD-накопителем, подчеркивается низкое энергопотреблением дисплея. Toshiba Dynabook SS RX2 оснащен ULV процессором, в то время как компьютеры HP и Dell – обычными мобильными чипами, хотя и не с самыми высокими частотами.
HP указывает, что использование экономичного дисплея IllumiLite со светодиодной подсветкой обеспечивает лишний час работы по сравнению с аналогами, а SSD на 7% эффективнее в этом отношении, чем обычный жесткий диск.
Ни одна из компаний не раскрывает, какие именно материалы были использованы в батареях для достижения рекордного времени работы. Однако, скорее всего, технологии одинаковы. И вот почему.
Long Live батарейка!
В октябре 2002 года с подачи Intel появилась рабочая группа Mobile PC Extended Battery Life. В ее рамках участники получили возможность обмениваться исследовательской информацией, которая может быть полезна для увеличения времени автономной работы ноутбуков. Группа Mobile PC Extended Battery Life сегодня объединяет несколько десятков компаний.
Intel выступила в качестве организатора не случайно. Уже тогда компания возлагала большие надежды на Wi-Fi и другие беспроводные сети. Ноутбуки в то время могли работать от батареи 2, в лучшем случае 4 часа. А в России и на рынках развивающихся стран и вовсе правили бал desktop replacement, которые тогда выпускали на базе настольных комплектующих. Этих лэптопов хватало в лучшем случае на один полуторачасовой фильм и то без гарантии, что его удастся досмотреть до конца. Естественно, что для беспроводного лэптопа это были ужасающе малые цифры.
В рамках рабочей группы были намечены несколько путей увеличения продолжительности работы ноутбуков. Их можно разделить на несколько тем:
- Увеличение продолжительности работы батареи: предполагалось поставить определенные цели и их достичь. Так, согласно первоначальным планам батарейки должны были держать до 8 часов в 2004 году, до 12 – в 2005. Судя по всему эти нормативы впоследствии были пересмотрены.
- Уменьшение энергопотребления комплектующих: главные усилия были направлены на создание экономичных дисплеев и накопителей. В первую очередь были созданы стандарты измерения энергопотребления. Их обязали ввести всех производителей, чтобы можно было отбирать наиболее эффективные панели.
К 2005 году участники группы должны были создать и наладить выпуск дисплеев с энергопотреблением не боле 3 Вт, что, кстати, и произошло.
- Создание интеллектуального управления энергопотреблением. Уже тогда, пусть пока только на бумаге, существовала архитектура AMD K8 и Pentium M, в рамках которых была возможность снижать питание процессора в зависимости от нагрузки.
- Поиск новых материалов для батарей, в частности создание топливных элементов.
Первые два пункта плана с определенным успехом были реализованы. Батареи стали более емкими, а комплектующие не такими прожорливыми. Сегодня никого не удивишь процессоров с TDP 2-5 Вт. Кроме того, за эти годы CPU достигли такого уровня производительности, что могут обеспечить достаточно комфортную работу в энергоэффективных версиях. Сегодня на них нормально работает офис, интернет и даже приложения вроде Photoshop’a. Не то, что было в 2002 году: довелось мне как-то в течение года работать на 10,9-дюймовом Sony Vaio на базе Pentium III ULV 700 МГц. Это был чисто буддийский компьютер, когда по привычки запускаешь на нем одновременно и офис, и Photoshop, пытаясь обновить сайт.
Интеллектуальный менеджмент и кремниевые нанотрубки
Инженеры Intel надеются удвоить время работы ноутбука за счет полного контроля над энергопотреблением. О первых результатах своих исследований они отчитались в июне этого года. Оптимизация коснется всего, а не только процессора, жесткого диска, памяти и монитора. Предполагается контролировать аппетиты мышки, USB-периферии и каждой микросхемы на материнской плате.
Например, вы читаете электронное письмо, или большой пост в ЖЖ. Зачем вам при этом клавиатура, мышь и звук? А если они не нужны, то и напряжение на них подавать не стоит. Вот когда дотронитесь до мышки – тогда и включим ей питание.
Используя текущую версию системы, интеловцам удалось снизить энергопотребление примерно на треть: с 6,23 до 4,02 Вт. Правда, не совсем понятно, идет ли речь о компьютере в целом или только о процессоре. Естественно, что такая продвинутая система управления энергопотреблением, не внедрена ни в ноутбуке Dell, ни в HP. Возможно, она появится в очередном поколении Centrino.
Другие новости пришли этой весной из Стенфордского университета. Там обещают увеличить емкость литий-ионных батарей в десять раз. Конечно же, не обошлось без нанотехнологий. Ученые использовали кремниевые нанотрубки. Сегодня в анодах литий-ионных батарей использует углерод. Емкость батареи зависит от того, сколько ионов лития сможет во время зарядки впитать и удержать анод. Кремний обладает в несколько раз большей «впитывающей» способностью, чем углерод или графит, используемые в современных анодах. Однако у него есть недостаток. Кремниевый анод во время зарядки раздувается, а затем возвращается к исходным размерам, отдавая ионы лития во время работы устройства от батареи. Его структура нарушается, что приводит к разрушению электрода и быстрому износа аккумулятора.Кремнивые нанотрубки, выращенные учеными Стенфордского университета, отлично «впитывают» и удерживают литий, при это не разрушаясь.
Профессор Yi Cui, под руководством которого была проведена эта работа, подал патентную заявку и подумывает об организации производства батарей по своей технологии. Правда, по его словам, чтобы наладить выпуск нужно совершить еще несколько шагов. Но эти проблемы вполне решаемы. Например, чтобы увеличить заряд литий-ионной батареи в 10 раз по сравнению с сегодняшними образцами, нужно не усовершенствовать не только анод, но и катод. Впрочем, и с разработкой Cui возможно производство емких батарей: чуть меньше материала уйдет на положительный электрод, чуть больше – на отрицательный. Десятикратного прироста это не даст, но значительный прирост гарантирован. Кроме того, использование кремниевых нанотрубок позволит увеличить срок службы батареи. Yi Cui в этом году рассчитывает создать прототип, который выдержит 1000 циклов зарядки. В серии свою технологию он ожидает увидеть через 5 лет – такую цифру ученый назвал в интервью ресурсу GM-Volt.
Итак, если верить Intel и господину Yi Cui, то через пять лет мы сможем не заряжать ноутбук в течение 20 дней, при сохранении тех же размеров батареек. Правда, скорее всего производители используют открытие стэнфордца, чтобы сделать лэптопы еще более портативными, а время их работы ограничится тремя сутками, как в сегодняшних мобильниках. Двухнедельная батарейка для iPhone – вещь более необходимая.
Впрочем, не стоит забывать и о четвертом пункте большого плана Intel & Co. Ноутбуки, которым понадобится залив, а не заряд.
Топливные элементы и… вечный двигатель на моче
Конечно, разработки, о которых было здесь сказано, в значительной степени позволят решить проблемы, стоящие перед группой Mobile PC Extended Battery Life. Топливные элементы, сообщениями о которых пестрели ленты новостей два-три года назад, сегодня не частые гости. Все-таки, легкий лэптоп, работающий от одного заряда 24 часа лучше, чем лишние полтора килограмма топливной батареи, пусть даже компьютер протянет на ней двое-трое суток.
Впрочем, спиртовые «аккумуляторы» уже нашли своих потребителей. В первую очередь это военные. UltraCell XX25 была представлена два года назад. В сборе топливный элемент весит 1,24 кг. Его «бак» имеет объем 250 кубических сантиметров, обеспечивает работу в течение девяти часов – это в гражданской версии. По военному заказу изготовляются целые «цистерны». 18 литров метанола хватает на недели.
Для ноутбуков чаще всего используются топливные элементы с прямым окислением метанола. Оно происходит на аноде, в результате чего высвобождаются анионы водорода. На катоде они окисляются, образуя воду и высвобождая электроны.
Скорее всего, топливные элементы питания для ноутбуков так и останутся нишевыми товарами, востребованными в первую очередь военными и путешественниками. Главным препятствием для их использования в повседневной жизни являются достаточно большие размеры и вес, а также необходимость заправлять такую батарейку. Кроме того, топливные элементы плохо справляются с неравномерным потреблением, которое характерно для компьютеров, особенно в момент старта системы.
В попытках разработать «вечный двигатель» для цифровых устройств, который бы позволял обходиться без розетки, ученые находят весьма необычные и оригинальные ходы. Например, в 2005 году сингапурские ученые создали вариант топливного элемента, который мог работать на любой жидкости. В этом году уже японцы на основе тех разработок создали батарейки. Они называются NoPoPo Aqua Batteries. В них можно заливать, что угодно, в том числе и продукты человеческой жизнедеятельности. Жидкость используется в качестве катализатора для химической реакции. Внутри батареи находится смесь из магния и углерода. В продажу поступили батарейки типа АА. Одного «пальчика» хватает, чтобы в течение 20 часов питать карманный фонарик. До ноутбуков, конечно, далеко, но… прогресс не стоит на месте.
Леонид Шпаковский – KOSHT.com
См.также:
- Средний класс ноутбуков – «золотая середина» за разумные деньги
- Подержанный ноутбук – скупой не платит дважды
Комментировать