Moderní chytré hodiny mají sice stále více schopností, trpí ale problémem v podobě velikosti a hmotnosti. Ve většině případů to způsobuje baterie, které nestačí držet krok s aktuálními potřebami. I když baterie významně zhoršuje obě tyto vlastnosti, výdrž například u chytrých hodinek je stále velmi nízká – obvykle například jeden či dva dny pokud jde o modely s plnou výbavou a barevným displejem.
Tým vědců a inženýrů z univerzity UMass (University of Massachusetts Amherst) představil novou technologii s označením Braidio, která umožňuje, aby třeba váš telefon při bezdrátové komunikaci převzal většinu spotřebované energie.
Braidio a využití asymetrie v kapacitě baterií
Tým pod vedením Deepaka Ganesana se pustil do řešení energetické náročnosti při bezdrátové komunikace. Na trhu už je k dispozici řada komunikačních bezdrátových technologií, v tomto případě bylo cílem aktivně-pasivní řešení. Aktivní architektury typu Bluetooth ani pasivní druhy RFID nejsou ideální pro stávající rozdílnost v kapacitě baterií moderních elektronických zařízení.
Porovnání kapacity baterií v zařízeních (Zdroj: UMass)
Jak lze vidět na obrázku, rozdíly v kapacitě jsou obrovské – mezi jednoduchým trackerem na zápěstí (v tomto případě Nike Fuel Band) a MacBookem Pro je rozdíl tři řády. Baterie v notebooku je tak desetkrát větší než u chytrého telefonu, stokrát větší než u chytrých hodinek Apple Watch a tisíckrát větší než u zmíněného sportovního náramku Nike Fuel Band.
Pokud spolu dvě zařízení komunikují, je jasné, že spotřeba je i přes optimalizace výrazně problematičtější hlavně u menších zařízení. Technologie Braidio ale tento problém řeší neuvěřitelně dobrým poměrem, který je důležitý právě pro menší zařízení.
Tři režimy
Technologie Braidio se chlubí poměrem spotřeby mezi přijímačem a vysílačem 1:2546 až 3546:1. Současné technologie ale pochopitelně nevymýšlí žádní nevzdělanci, ale jednoduše řečeno, jsou optimalizované pro určité použití dle vzdálenosti komunikace, propustnosti, velikosti prvků nebo spotřeby.
Braidio operuje ve třech režimech dle vzdálenosti mezi zařízeními (Zdroj: UMass)
Braidio tyto vlastnosti částečně řeší elegantně pomocí tří režimů, jejichž dostupnost je ovlivněna dle vzdálenosti mezi jednotlivými zařízeními. Pokud jsou zařízení velmi blízko, lze využívat nejúspornější režim s nejlepším poměrem, kdy menší zařízení dosahuje výrazně nižší spotřeby. Ve větší vzdálenosti v rámci několika metrů už je nutné počítat s použitím pouze aktivního režimu v rámci obou zařízení.
Dle vyjádření jde zjednodušeně o podobný koncept, jako používáme u výpočetních operací mezi lokální stanicí nebo mobilním telefonem a cloudem. Cloud má obrovský výkon a náš mobil v kapse toho využívá – spousta výpočtů a zpracování dat probíhá mimo zařízení v serverech datacenter.
Braidio je z tohoto pohledu podobné řešení pro energii, která se používá pro komunikaci. Aby totiž nedošlo k omylu – technologie není určena pro jakékoli nabíjení mezi zařízeními. Větší zařízení s větší baterií zkrátka převezme co nejvíce spotřeby energie při komunikaci.
Až 400× lepší než Bluetooth
Technologie Braidio není zatím určená pro větší vzdálenosti, což je znát i z efektivity – při vzdálenosti nad šest metrů jsou vlastnosti Bluetooth podobné. Při nižších vzdálenostech ale začíná mít značně lepší výsledky a zajistí u menšího zařízení až 400× delší výdrž na baterii než při použití Bluetooth.
Vytvořený testovací prototyp (Zdroj: UMass)
Díky tomu si lze do budoucna představit možnost vyrábět mnohem tenčí a menší zařízení, která vydrží mnohem déle na baterii i když budou komunikovat s telefonem v kapse nebo třeba s notebookem. Hlavní cílovkou jsou tak hlavně menší nositelnosti, ale jak bylo zmíněno, ovlivní to i spotřebu při komunikaci mezi notebookem a mobilním telefonem.
Apple i Microsoft dnes hodně sází na propojenost těchto dvou zařízení, takže snížení spotřeby při komunikaci obzvláště u zařízení s menší baterií je určitě nutné. Braidio je sice stále ve fázi vědeckého vývoje, ukazuje ale nové směry a techniky, které budou důležité a využitelné i pro další výrobce komunikačních technologií.
Oficiální materiál k výzkumu můžete stáhnout ze stránek Pan Hu (PDF, 11 MB)
Zdroj obrázku: Flickr (CC BY 2.0)