Jaki jest najczęstszy zarzut w stosunku do urządzeń mobilnych, bez względu na to czy chodzi o smartfony, czy tablety? Ekran, który nie ma 500 ppi? Procesor, który nie ma 8 rdzeni? Aparat nie mający 40 Mpx? Nie – krótki czas życia na jednym ładowaniu. Wielu z nas pamięta czasy starych Nokii, które wytrzymywały tydzień albo i dłużej. Potem jednak pojawił się iPhone.
O ile rozwój laptopów wiązał się z poprawą żywotności baterii (dzisiaj jest to nawet 12 godzin w przypadku MacBooka Air), to rozwój telefonów komórkowych z iPhonem na czele, spowodował drastyczny spadek realnego czasu korzystania z urządzenia bez konieczności podłączania go do ładowarki. Czytelnicy tabletowo doskonale wiedzą z czego to wynika – większe i jaśniejsze ekrany, modemy internetowe i mocne procesory sprawiły, że „czas życia” smartfona to około jeden dzień. I nie mówimy tu o używaniu ciągłym. Jeśli odpalimy wymagającą grę, może okazać się, że nasz mobilny gadżet wystarczy nam na zaledwie 2-3 godziny.
Na łamach serwisu wielokrotnie pisaliśmy o nowych technologiach akumulatorów i ogniw. Wydaje się, że pracuje nad tym cały świat, a przełom jest tuż tuż. Mijają jednak kolejne miesiące, a my dalej w połowie dnia poszukujemy gniazdka, żeby podłączyć ładowarkę… W czym tkwi problem? Prawo Moore’a. Przez ostatnie 15 lat świat technologii podążał za tym „prawem”, czyli wykładniczym wzrostem mocy obliczeniowej. W ostatnich latach nastąpiło wyraźne spowolnienie i złamanie trendu (przyczyny technologiczne), ale przez znaczną część ostatniej półtorej dekady wzrost ten był zachowany. Wydajność obliczeniowa wzrosła w tym czasie dziesiątki (setki?) razy, a zdolności magazynowania ładunku w akumulatorach o zadanej objętości zwiększyła się… jedynie dwukrotnie. Tak jak dla procesorów problemem jest fizyka – kwantowe zjawiska tunelowania elektronów, które ograniczają możliwość znacznego zwiększenia częstotliwości CPU, tak dla baterii kłopotliwa jest chemia. Zbiór materiałów, z których można wykonać katodę, anodę i elektrolit, jest ograniczony i wydaje się, że wszystkie sensowne kombinacje zostały przetestowane.
Trzeba czekać zatem na „zmianę paradygmatu” („paradigm shift”), o której pisał Tomas Kuhn w The Structure of Scientific Revolutions (1962). W technologii procesorów taką zmianą paradygmatu byłyby komputery kwantowe. A baterie? Tutaj trudno powiedzieć. Na razie, mimo wielu obiecujących badań i założeń teoretycznych, na rynku wciąż królują baterie litowo-jonowe. Na przełom może nam przyjść czekać bardzo długo, dlatego warto zastanowić się co możemy zrobić już teraz. I tym tropem poszli naukowcy z Microsoft Research. Chcą oni, żeby wbudowane oprogramowanie, jak i moduły sprzętowe, zużywały jak najmniej prądu. Wydaje się to oczywiste – nie trzeba być geniuszem, żeby na to wpaść. Szef zespołu twierdzi jednak, że ten aspekt obecnie pozostawia wiele do życzenia, a „postęp może być duży, bo dzisiaj nie używamy baterii w należycie rozsądny sposób”.
Microsoft Research nie ma jednego uniwersalnego pomysłu dotyczącego baterii, a wiele pojedynczych, mniejszych. Jednym z nich jest zastosowanie dwóch oddzielnych akumulatorów w jednym urządzeniu. Jeden byłby zoptymalizowany do dużego poboru prądu (np. podczas grania w gry), a drugi do małego, podczas stanu bezczynności, pracy w tle, czy mało wymagających zadań. Pierwsze prototypy tego rozwiązania pozwoliły na ograniczenie zużycia energii o 20-50%. Wynika to z faktu, że baterie nie są doskonałe w zmienianiu zgromadzonej energii w prąd. Często wiąże się to z wytwarzaniem ciepła, a straty są tym większe im bardziej oddalamy się od nominalnego poboru. A większość współczesnych ogniw projektowanych jest na „średni” pobór prądu. Postęp rzędu 20 do 50% jest znaczący, ale to wciąż za mało.
Działania te są wciąż na etapie projektu, ale jest duża szansa, że znajdą się one w realnych urządzeniach. Zarówno te sprzętowe, jak i programowe. To właśnie Microsoft Research odpowiedzialny był za optymalizację kodu sterowników kart WiFi dla tabletów z Windows 8, która pomogła realnie zwiększyć czas życia baterii – w przypadku Surface Pro 2 było to prawie 20%. Dział planuje również wprowadzenie gotowych rozwiązań w postaci bibliotek dla twórców aplikacji Windows i Windows Phone, oraz udostępnienie narzędzi, które jeszcze dokładniej pomogą deweloperom śledzić zużycie zasobów i lokalizować potencjalne problemy z poborem mocy przez tworzone przez nich aplikacje. Kolejnym pomysłem jest narzędzie o kodowej nazwie E-Loupe, które pozwoliłoby identyfikować appki i zadania zużywające (za) dużo mocy w tle, nawet kiedy użytkownik tego nie potrzebuje.
Microsoft Research szuka rozwiązań zarówno sprzętowych i programowych, ale nie eksperymentuje na razie z samą technologią ogniw. Czy te pojedyncze triki wystarczą, żeby wydłużyć życie baterii do 7 dni? Na razie ciężko mi w to uwierzyć, ale sam przekonałem się jak ważna jest dedykowana optymalizacja oprogramowania pod dany sprzęt, gdy zainstalowałem „gołą” aktualizację WP 8.1 i czas życia baterii w mojej Lumii spadł o połowę.
