Gdy dostałem swój pierwszy telefon komórkowy, osławioną już Nokię 3310, poczułem niesamowitą wolność. Mogłem dzwonić, pisać będąc gdziekolwiek poza domem. Czy to w szkole, czy w kościele, w kinie albo pizzerii, członkowie rodziny zawsze mieli ze mną kontakt. Zwykle ładowałem ją raz na tydzień, a przy intensywnym korzystaniu co 4 dni. Później weszły baterie o powiększonej pojemności. Dawały mi dodatkowy tydzień na jednym ładowaniu. Byłem wniebowzięty. Dziś wygląda to zupełnie inaczej – ten czar braku potrzeby częstego ładowania telefonu prysł, czy będzie jeszcze gorzej?
Ostatnio Piotr pisał o problemie uzależnienia ludzkości od urządzeń mobilnych i internetu. Oprócz tego zagadnienia istnieje jeszcze parę kluczowych kwestii, które mogą naszą cywilizację zamknąć w kajdany własnego technologicznego dobytku. Coraz częściej mówi się o końcu innowacyjności, czyli wielokrotnie powracającym prawie Moore’a. Ten aspekt rozwinę przy najbliższej okazji. Jednak dziś chciałbym poruszyć temat, który nurtuje mnie od lat. Zamiast cieszyć się dobytkiem rozwoju technologicznego coraz częściej żałuję, że zwykłe featurephone’y odchodzą w niepamięć, bo w raz z nimi odejdzie wolność ludzka. Każdy, kto ma smartfon i tablet doskonale zdaje sobie z tego sprawę. W dobie powiększających się ekranów, zarówno „inteligentne” komórki, jak i więksi bracia częściej zastępują domowy komputer do konsumpcji treści, niż są synonimem wolności. W zasadzie urządzenia mobilne rozwijają się w tak szybkim tempie, że ciężko nadążyć za ich postępem. Mają, niestety, jedną poważną wadę – baterię. Aspekt ten nie nadąża za rozwojem układów SoC. Patrząc na to jak drastycznie skrócił się czas działania takiego urządzenia, problem wydaje się być znaczący. Dziś czas działania akumulatora mierzony jest w godzinach, a nie tak, jak dawniej – w dniach. Czy to oznacza, że już nigdy nie zaznamy możliwości jednostki zasilającej, znanej z Nokii 6310i? Odpowiedź jest niezmiernie trudna. Postaram się jednak ukazać w jakim kierunku zmierza technika i co czeka użytkowników dotykowych „komputerów”.
Historia Baterii
Moim celem nie będzie przytoczenie całej historii jednego z wynalazków ludzkości. Chciałbym raczej wprowadzić Was do tematu dobrodziejstw i ograniczeń tej innowacyjności.
W zasadzie to całe osiągnięcie ludzkości. Nie trzeba być światowej sławy fizykiem, by gołym okiem zauważyć, że ewolucja w tym segmencie stanęła w martwym punkcie. Cóż z tego, że trwają badania nad różnymi alternatywnymi źródłami zasilania, skoro przez najbliższe lata (jak zakładają naukowcy) nie zanosi się na rewolucję. Krótki powrót do historii użyłem celowo, by unaocznić zbliżające się niebezpieczeństwo. Skoro cała ewolucja ogniw zasilających urządzeniami mobilnymi zmieściła się w kilku akapitach, to gdzie zmierza współczesna technologia? Z wykładów Briana Tracy’ego nauczyłem się tego, że gdy chcę wyeliminować ograniczenia i przejść na wyższy poziom rozwoju, muszę usunąć „wąskie gardło”. Szkoda, że dzisiejsza technika zapomina o tym. Goniąc za coraz to nowszymi future’ami, zapomina o pozbyciu się ograniczeń. Gdzie zatem prowadzi świat urządzeń mobilnych z hamującymi nas czynnikami? Czasem chciałbym móc przewidzieć przyszłość, może wtedy dałbym Wam właściwą odpowiedź…
Stale rosnące przekątne ekranów
Nie tak dawno opublikowałem wpis o wypieraniu małych tabletów przez phablety. Chętnych oczywiście zapraszam do lektury, która rozwinie problem poruszony w tym akapicie. Do rzeczy.
Trend zapoczątkowany przez Samsunga ani trochę nie pomógł rozwinąć się mobilności terminali. Mało tego, że większy ekran oznaczał również większy gabarytowo sprzęt. Dodatkowo wielka przekątna ekranu sukcesywnie drenowała akumulator takiego urządzenia. Na nic zdała się marketingowa „papka” o „super hiper świetnych” modułach oszczędzania energii. Również te kilkaset mAh nie zwojowało świata. Można powiedzieć, że phabletów pragnęła rzesza ludzi. A future ten stał się swoistym gwoździem do trumny terminali przenośnych. Duży udział w owym przedsięwzięciu miały ogromne fundusze wpompowane przez koreańskiego giganta. Nic złego by w tym nie było, gdyby nie prądożerne matryce. Niestety w dzisiejszych czasach matryce wykonane w technologii AMOLED (np. Super AMOLED Plus, HD Super AMOLED) oraz LCD (np. IPS) pochłaniają sporo energii. Producenci mogą tworzyć teorie na temat różnych filtrów, układów, oprogramowania, które rzekomo „pomaga” baterii utrzymać urządzenie przy życiu na dłużej. Dla mnie jest to jedynie „bujda na resorach”. O energooszczędności znanej z ekranów E-Ink możemy zapomnieć. Wprowadzenie takiej technologii byłoby przełomem. Ma ona jednak swoje wady. Co prawda pokładam w tego typu ekranach spore nadzieje. Niestety, jak na razie pozostają one tylko w sferze marzeń tabletowych zastosowań. Pomijam tu takie urządzenia, jak tablet Earl czy smartfon Onyx E43 – umówmy się czym jest terminal bez multimediów. Mimo że istnieje nawet kolorowy wyświetlacz E-Ink stosowany między innymi w czytnikach e-booków, to i tak pojawiają się kolejne ograniczenia. Z powodu słabego odświeżania obrazu ekran ten dyskwalifikuje się w zastosowaniach multimedialnych. A szkoda. Wkrótce rozszerzę ten wątek. Na razie jednak nie schodźmy z tematu. Póki co mam wrażenie, że trend rosnących terminali nie zna końca. I choć ogrom ludzi głośno wyraża swoją dezaprobatę, to i tak producenci za nic mają te sugestie. Liczy się kasa i trend. Liczy się dobry marketing i zyski…
Potężny układ SoC a energooszczędność
O zasadności urządzeń klasy Premium swego czasu wspominałem, problem ten wraca jak bumerang. W tym kontekście dotyka on przede wszystkich topowych modeli. Dlaczego? Odpowiedzi nie trzeba daleko szukać. Takie urządzenia m.in. tablety, uzbrojone są w potężne czterordzeniowe procesory i wydajne układy graficzne. Do tego zestaw modułów wszelakiej maści, aby zapewnić użytkownikom optymalną łączność i drenaż baterii murowany.
Obserwuję rynek urządzeń mobilnych już od paru dobrych lat. dzieje się na nim całkiem sporo. Pójdę nawet dalej. Dzieje się najwięcej, jeśli weźmiemy pod uwagę branżę IT, coraz częściej to właśnie tablety i ich mniejsi bracia – smartfony, są bohaterami portalowej wokandy. Jeśli czytasz ten artykuł to zapewne wiesz, o czym piszę. Wracając jednak do układów. Co chwila słyszę jak powstaje kolejny Snapdragon czy Mediatek. Dwa, cztery, sześć, osiem rdzeni – można dostać rozdwojenia jaźni. O ile konkurencyjność jest wskazana, o tyle tempo rozwoju jest tu bezzasadne. Ok, wydajny tablet to niesamowita sprawa, lecz mam wrażenie, że optymalną wydajność osiągnęły już dwa rdzenie Krait. Tak samo sprawa się ma z rozdzielczością ekranu. Dla oka ludzkiego poziom zagęszczenia pikseli na cal rzędu 350 ppi jest wystarczający. Ostatnie doniesienia mówią o tym, że w tym roku ekran 2K to będzie standard, a przyszłość należeć ma do ekranów 4K, a być może nawet 8K. Mam wrażenie, że ktoś wypadł z kołyski gdy był niemowlakiem. O ile na wyświetlaczu tabletu 8-11 calowego rozdzielczość 2K ma sens, to w przypadku 4K czy 8K jest to przerost formy nad treścią. Przy 12 calach nie możemy już mówić o mobilności, a rozdzielczość 3840 x 2160 pikseli gwarantuje górną granicę możliwości ludzkiego oka (365 ppi). Abstrahuję od wyjątków. Wiem, że znajdą się tacy, którzy powiedzą, że można odróżnić poszczególne piksele przy 400 ppi. Dobrze, są osoby o nadzwyczajnych zdolnościach. Pomijam jednak szczególne przypadki. Chyba każdy przyzna mi rację, iż jest to jedynie „sztuka dla sztuki”, bez racjonalnego wykorzystania w praktyce. Takie możliwości można oferować telewizorom 40-calowym, w przypadku terminali przenośnych jest to bezzasadne.
Obecnie cała ta marketingowa „papka” o niesamowitym skoku wydajności i możliwościach kolejnej generacji układów SoC, to jedynie dorabianie teorii wyssanej z palca. Po pierwsze, systemy mobilne miały być z zasady uproszczeniem desktopowej wersji. A po drugie, software oferowany na urządzenia przenośne dawno przestał nadążać za hardwarem. Jakie to ma odzwierciedlenie w kontekście akumulatora? Odbija się to na długości jego pracy. Marnotrawienie energii przez takie układy nie zna granic. Z każdą kolejną generacją SoC zastanawiam się czy nie dać sobie spokój z traktowaniem tego typu nowinek, jako rewelacji dnia. Reklama i marketing robi swoje, a ludzkość nie widzi problemów, które się z tym wiążą. Przeciętny użytkownik zaślepiony cyferkami, pójdzie do sklepu i kupi taki „rewolucyjny” tablet. Dowie się też, że ma on cztery prądożerne rdzenie i wielki kolorowy wyświetlacz, który siłą rzeczy będzie drenować baterię, ale chwilę potem entuzjastyczny sprzedawca omami go liczbą rzędu 8 czy 10 tysięcy mAh i powie, że producent oferuje kilkaset godzin pracy urządzenia na czuwaniu. Ogrom wiedzy, jaki dostaje naraz taki potencjalny klient jest tak silnie działającym magnesem, że oczywiście klient tablet ten kupi. Szkoda jednak, że rzeczywistość rozmija się z prawdą. I te tysiące mAh w niedoskonałej litowo-polimerowej baterii, to bardzo mało. Zbyt mało, by powiedzieć, że urządzenie jest ultramobilne. Mobilne to były komórki, które trzymały tydzień. Przy ułomności dzisiejszych akumulatorów i szerzącej się pladze mocnych, prądożernych układów SoC, straty energii są drastycznie duże. Na tyle, że taki tablet przy intensywnym używaniu nie jest w stanie wytrzymać nawet dnia. Fakty są niepodważalne. Z funkcji multimedialnych takiego urządzenia powinnyśmy korzystać bez obawy o zasoby akumulatora. A przy takim wykorzystaniu terminala (zgodnie z jego przeznaczeniem), nie jesteśmy w stanie wykorzystać mobilności tabletu, optymalnie. Piotr kiedyś pisał o tym aspekcie. Ja dodam tylko, że dzisiejszym tabletom bliżej do komputerów All-in-one, niż terminali przenośnych.
Alternatywne rodzaje ogniw
Oczywiście nauka nie stanęła w miejscu. Istnieje wiele pomysłów na temat akumulatora przyszłości. Co dzień trwają prace nad kolejnymi, rewolucyjnymi rozwiązaniami. Jak w tym wszystkim odnieść się do tabletów? Przedstawię kilka ciekawych koncepcji. Proszę jednak nie brać tych informacji za pewnik. Część z nich jest w fazie testów albo są to jedynie daleko posunięte teorie, które w praktyce nie mają odzwierciedlenia.
Baterie cynkowo-powietrzne – wyżej pisałem o najbardziej rewolucyjnym ogniwie. Natomiast rozwiązanie tego typu jest chyba najbliższe realizacji. Co prawda istnieją już ogniwa cynkowo-powietrzne, są one jednak używane jedynie w aparatach słuchowych i urządzeniach przywoławczych. Akumulator ten cechuje się niezwykłą gęstością kumulowanej energii (w odniesieniu do masy), sporymi możliwościami załadowania dużej ilości prądu, a także minimalnym stopniem rozładowania (zaledwie 2% na rok). Przy tym surowce do produkcji ogniwa są niezwykle tanie. Na razie koncepcja ta jest stale rozwijana. Choć docelowo ma znaleźć zastosowanie w motoryzacji, to po drodze mówi się o zasilaniu urządzeń elektronicznych. Może nie jest to tak przełomowa technologia, jak w przypadku grafemu, ale zdecydowanie bliżej jej do urzeczywistnienia. Przez co możemy mieć nadzieję, że w najbliższym czasie bateria cynkowo-powietrzna znajdzie się na pokładzie nie tylko tabletów, ale i całej rodziny urządzeń przenośnych.
Ogniwo paliwowe – pamiętacie o napędach kosmicznych stosowanych w promach? Tak, to ta sama technologia tylko 
w odniesieniu do elektroniki. W 2011 roku Apple, które do niedawna uchodziło za firmę wyznaczającą nowe trendy, opatentowało akumulator zasilany substancją, która pełni rolę paliwa. Taka bateria mogłaby zasilić notebooka przez kilka dni, bez potrzeby ponownego ładowania. Nie mówiąc już o tabletach. Schemat działania jest bardzo prosty. Aby dostarczyć urządzeniu moc, paliwo przetwarzane jest na energię i dostarczane do terminala. Jak wszystkie inne innowacyjne pomysły, ogniwo to jest na razie piekielnie drogie, przez co mało opłacalne. Firmami, które pracują nad podobnym rozwiązaniem jest NEC i Toshiba. Jako ciekawostkę podam też, że Sony w podobny sposób pozyskało energię z papieru. W reakcji chemicznej celulozy z wodą uzyskano glukozę, która stanowi źródło energii. Pomysł ten jest jednak daleki od ideału. Moc uzyskana w ten sposób wystarczy, by zasilić zaledwie mały wentylator czy inne proste urządzenie typu odtwarzacz MP3.
Ładowanie bezprzewodowe i indukcyjne – kiedy pierwszy raz wprowadzono ładowanie indukcyjne w smartfonach byłem szalenie podekscytowany. W mojej głowie powstały projekcje wielkich aglomeracji pokrytych polem magnetycznym, pozwalającym ładować bez użycia kabli wszelkiej maści. Nic z tego. Ładowarki indukcyjne obecnie dostępne na rynku pozwalają naładować akumulator jedynie na niewielką odległość albo w bezpośrednim kontakcie z nim samym. To jak ładowanie przewodowe, tylko bez czynności podłączania do urządzenia. Nie wiem czy jest sens inwestować w tego typu rozwiązanie. Tym bardziej, że waga urządzenia z zaimplementowaną cewką indukcyjną drastycznie wzrasta. A dzisiejszej technice zależy na miniaturyzacji podzespołów urządzeń elektronicznych i obniżeniu wagi. Wszystko to na potrzeby komfortowej obsługi terminali. Natomiast, ogólnoświatowy producent notebooków, Fujitsu, rozszerzył możliwości ładowania na odległość o rezonans magnetyczny. Pozwoliłby on za pomocą odpowiedniego urządzenia dostarczać energię do układów elektronicznych oddalonych nawet o kilka metrów od takiej „ładowarki”. Obietnice jednak spełzły na niczym. Firma miała wydać prototyp w 2012 roku, a do dziś projekt nie zna końca. Nie ulega jednak wątpliwości, że ten koncept w najszerszym stopniu potrafi uruchomić naszą wyobraźnię. Pokrycie całych połaci kraju czy nawet świata, byłoby przełomem w wielu dziedzinach nauki, nie tylko elektroniki. Piękne marzenie. Może na starość doczekam się jego urzeczywistnienia.
Ogniwo słoneczne – bateria ta jest doskonale Wam znana. Działanie jej polega na absorpcji energii słonecznej i 
Ładowanie dźwiękiem, ciepłotą ciała – o tych technologiach nie będę się nawet rozpisywać. Stanowią one jedynie ciekawostkę i dodatek. Są zarazem symbolem bezradności naukowców w dobie rozpaczliwego szukania alternatywnych sposobów pozyskania energii. Kto chce może oczywiście sobie „wrzucić” te frazy w Google. Tylko uwaga! Nie rozmarzcie się zbytnio…
Power Bank – na chwilę obecną jest to najlepszy możliwy sposób ratowania swoich akumulatorów w trasie. Bateria ta nie jest niczym rewolucyjnym. To dobrze nam znane ogniwo Li-Ion. Jest to po prostu dodatkowy, przenośny akumulator z rezerwą prądu. Łączy się najczęściej z terminalem za pomocą gniazda microUSB. W zasadzie sens używania tego rozwiązania jest dalece dyskusyjny. To jak router MiFi (mimo, że jestem jego zwolennikiem) zamiast wbudowanego modemu 3G. Dodatkowe urządzenie, na które musimy znaleźć miejsce w kieszeni. Power Bankom w kontekście tematu artykułu, po prostu daleko do ideału. Nachodzi mnie nostalgia, gdy pomyślę, że to obecnie najlepsza alternatywa na przedłużenie życia dla akumulatorów urządzeń mobilnych.
Nowe technologie jedynie nutą przyszłości
Nie wiem czy jest sens zbytnio rozwodzić się nad tematem. Tego typu wpisów powstała już cała masa. Chciałem jednak pokazać, w jakiej pozycji znajdują się najbardziej interesujące nas tablety. Stosunkowo duże gabaryty urządzenia i spore przekątne ekranów potrzebują efektywnego zasilania. Ten target jest szczególnie wyczulony na aspekt baterii. Producenci chcą w jak najefektywniejszy sposób zminimalizować rozmiary urządzenia oraz jego wagę. Z drugiej strony terminale te zgodnie z przeznaczeniem miały być w zamyśle mobilne. W rezultacie z dotychczasową technologią ogniw, starania te spełzają na niczym. Akumulatory Li-Ion/Li-Po stosowane obecnie są mało wydajne i choć trwają prace nad alternatywnymi sposobami zasilania, to dziś nie możemy być hurra-optymistami. Może się okazać, że upłyną lata, zanim nasze terminale będą faktycznie mobilne. Naukowcy błądzą jak we mgle, próbując na gwałt opracować sensowne rozwiązanie. Czy w takim razie możemy mówić o tablecie, że jest mobilny? Wydaję mi się, że nawet największy entuzjasta zauważy, że kupując taki terminal staje się więźniem gniazdka elektrycznego. Nauka rozwija się w zastraszającym tempie. Sektor IT przeżywa swój złoty okres w dziejach. Target urządzeń mobilnych jest najdynamiczniej rozwijanym obszarem nauki. I co z tego, gdy technologia akumulatorów zatrzymała się w czasach, gdy byłem małym chłopcem. Nie wiem czy w takim wypadku mogę Wam zagwarantować, że stanie się „cud”. Póki co wygląda to bardziej jak „walka z wiatrakami” Don Kichote’a z Manchy, niż postęp technologiczny. Ludzkość uwalniając się od desktopów zapomniała o tak ważnym szczególe. Ma on odbicie na naszym stylu życia. Odkąd posiadam smartfona, stale zastanawiam się jak najefektywniej wykorzystać dostępną moc akumulatora, aby wystarczyła mi na konkretne potrzeby. O laptopie czy ultrabooku w ogóle nie myślę, jako o urządzeniu mobilnym. Czym jest te kilka godzin w kontekście obowiązków, z jakimi się borykamy? Często bywa tak, że cały dzień jesteśmy poza domem. Wtedy zaczyna się walka z czasem i rozpaczliwe szukanie gniazdka elektrycznego. Te „rewolucyjne” przebiegi działania ultrabooków, to istny śmiech na sali. Oczywiście w odniesieniu do przeszłości, gdzie nie było komputerów przenośnych jest to przełom, ale wymyślono telefony komórkowe, które działały nawet tydzień. A 
I jeszcze jedno. Jeśli codzienne ładowanie akumulatora Waszego tabletu Wam nie przeszkadza, myślę, że warto byście zajrzeli do wpisu mojego redakcyjnego kolegi, Jakuba. W przystępny sposób przekazuje on wiedzę na temat „tricków” pozwalających zaoszczędzić moc akumulatora. I z tego miejsca zapraszam jak zawsze do otwartej polemiki. Czy macie podobne zdanie do mojego na temat dzisiejszego kierunku rozwoju elektroniki? Czy jesteście świadomi grożącej nam epidemii uzależnienia od elektryczności? Zapraszam do komentarzy.
Fot. by pl.wikipedia.org-tytułowe (CC), pl.wikipedia.org-ogniwo Volty (CC), pl.wikipedia.org-Lit (CC), commons.wikimedia.org (CC), es.wikipedia.org-Xperia Tablet S (CC), pl.wikipedia.org-Grafen (CC), pl.wikipedia.org-ogniwo paliwowe (CC), LG (CC), pl.wikipedia.org-bateria Li-Po (CC), pl.wikipedia.org-baterie (CC).