Анализ и оценка функциональных возможностей портативных компьютеров и соответствующих операционных систем

  Серебряно-полимерные аккумуляторы

  Списывать со счетов привычные аккумуляторы еще рановато. Их эволюция продолжается до сих пор. Судя по всему, в поисках хорошего источника энергии современная наука скоро переберет всю таблицу Менделеева. Появившись в 1859 году с легкой руки французского врача Гастона Планте, первые свинцово-кислотные аккумуляторы используются и поныне (правда, в модернизированном варианте).

  Позже появились аккумуляторы на основе никеля (никель-кадмиевые, никель-металгидридные), затем перешли на литий (литиево-ионные, литиево-полимерные). Новый реагент в аккумуляторах серебро, серебряно-полимерные аккумуляторы.

  Отличительной особенностью серебряно-полимерных аккумуляторов  считается возможность "размещения" большего количества энергии в тех же размерах, что особенно актуально для карманных устройств. На сегодняшний день уже достигнут показатель 2 кВт/л, что в несколько раз превышает аналогичные показатели для литиевых аккумуляторов (хотя уже ведутся разработки аккумуляторов с плотностью до 10 кВт/л - так называемая BiPlanar Array технология). В принципе, имея такую емкость, вполне можно мириться с несколько увеличившейся массой устройства за счет более тяжелого аккумулятора.

  Вообще-то аккумуляторы на основе серебра уже  используются военными около 50 лет (в  ракетах с ядерными боеголовками, на космических спутниках и др.), правда, определенные недостатки не позволяли  их широко использовать. Только теперь все проблемы устранены, и такие  аккумуляторы готовы для промышленного использования.

  Если  быть точным, то в аккумуляторах  на основе лития используется не чистый литий, а его комбинация с графитом. Аналогичная ситуация и здесь, серебро дополняется цинком. Плюсом использования таких реагентов является их экологичность, о пользе серебра, думаю, все наслышаны, а оксид цинка, к примеру, является ингредиентом детских присыпок.

  Поскольку реагенты в серебряно-полимерных аккумуляторах  обладают большей плотностью, это  позволяет хранить то же количество энергии (по сравнению с литиевыми  аккумуляторами) в меньшем форм-факторе. С другой стороны, можно создать  аккумулятор таких же размеров, но с гораздо большей энергетической емкостью. Правда, в этом случае, увеличится и масса аккумулятора.

  Вот пример современной батареи: выходное напряжение 1,5 В, емкость 2500 мАч, масса 38 г, 200 циклов зарядки/разрядки. А вообще технические характеристики серебряно-полимерных аккумуляторов достойны восхищения: стандартное выходное напряжение 1,5 В (можно собирать в ячейки с суммарным напряжением до 36 В), отсутствие "эффекта памяти", очень малый саморазряд, планарный форм-фактор (толщина от 3 мм). Коммерческие экземпляры появятся уже к концу этого года.

  Микродвигатели

  Впрочем, топливные батареи и серебряно-полимерные аккумуляторы являются вполне ожидаемым продолжением эволюции источников энергии. А вот идею использовать для получения энергии микродвигатели (micro-engines) можно отнести к разряду полуфантастических. Эта разработка из стен Бирмингемского университета на самом деле представляет собой маленький мотор, источником питания которого является... световой поток. Заявление о том, что микродвигатель (всего несколько миллиметров в диаметре) может вырабатывать в 300 раз больше энергии, чем батарейка аналогичного размера, звучит шокирующим, но, тем не менее, это так. Достичь легкости и миниатюрности позволяет использование в качестве материалов карбида кремния и других керамических материалов, но это еще не все. Процесс его зарядки длится всего несколько десятков секунд, по заверениям разработчиков, для этого достаточно света от обычной зажигалки.

  Фактически  конструкция представляет собой  несколько однотипных двигателей, собранных в одну турбину, называемую микропистоном (micro pistone)(рис. 8). Скорость вращения такой турбины сегодня составляет от 2 до 106 оборотов в минуту. Разработанные прототипы вырабатывают мощность порядка 10-50 Вт при собственной массе 10-30 г. Жаль только, что до реального использования микродвигателей в качестве источника энергии еще далеко, коммерческие образцы таких батарей ожидаются к 2013 году. 

  Рис.8. Вверху единичный микродвигатель в разных ракурсах, внизу - миниатюрная турбина

  Дисплеи

  Как известно, большую часть информации (около 80%) об окружающем мире человек  получает посредством органов зрения, и этот факт делает дисплей чуть ли не самым главным элементом карманного компьютера. В области традиционного дисплеестроения разработчики уже достигли предела, дисплей и так занимает почти всю переднюю панель компьютера. Хочется больше и лучше, но некуда. С одной стороны, ограничивает карманный форм-фактор, что же касается рабочих разрешений, то их увеличивать бесконечно тоже не получится, - в этом случае приходится всматриваться и напрягать.

  Напрашивается вывод, что стандартным путем  улучшить качество восприятия информации не удастся, необходимо выносить дисплей за пределы корпуса компьютера, то есть переходить к виртуальным дисплеям. Такой дисплей можно реализовать различными способами, главным показателем здесь можно считать качество воспроизведения и удобство использования такого дисплея. Соответственно и производители пытаются использовать различные варианты, выбор же окончательного варианта, как всегда, останется за пользователем. Поэтому рассмотрим несколько вариантов реализации виртуальных дисплеев, претендующих на роль органов отображения информации будущего.

  Микродисплеи

  Начнем  с дисплеев, знаменующих собой новое направление в развитии устройств отображения информации - это микродисплеи (near eye displays - дословно "дисплеи возле глаза"). Это еще один шаг вперед по отношению к минидисплеям, используемым, например, в видеокамерах. Отличительными особенностями микродисплееев являются, конечно же, малые габариты и вес, что позволяет размещать их вблизи от глаз на специальном конструктивном элементе либо выполнять в виде очков. Теоретически размер диагонали такого дисплея не превышает 1,3 дюйма, но, тем не менее, он способен воспроизводить изображение ничуть не хуже своих старших и огромных по размерам собратьев.

  Для производства микродисплеев могут использоваться различные технологии. Так, к примеру, лидер в этой области, компания Three-Five Systems, Inc. изготавливает свои дисплеи на основе технологии LCoS (Liquid Crystal on Silicon), которая позволяет в дисплей диагональю 1 дюйм "втиснуть" 2,6 млн. пикселей. Кстати, в отличие от матриц цифровых камер здесь абсолютно все пиксели являются активными и участвуют в формировании изображения. Это позволяет выпускать компании микродисплеи линейки Brillian Microdisplays с разрешением от 640 х 480 пикселей (VGA) до 1280 х 1024 пикселей (SXGA). Если пересчитать виртуальные размеры в реальные, то рабочая диагональ составляет от 15 до 60 дюймов.

  Вот некоторые их характеристики от Three-Five: контрастность 400:1 (у TFT-дисплеев обычно 100:1), потребление в статическом режиме не более 100 мВт, отсутствие пикселизации на дисплее. Используемая технология позволяет применять микродисплеи в широком диапазоне температур, так что ими можно пользоваться как в помещении, так и на улице. Любопытно, что в отличие от большинства современных цветных дисплеев, "слепнущих" в солнечную погоду, они не подвержены этому явлению, что является весомым плюсом. Ну и, конечно же, не забудьте про конфиденциальность, подсмотреть на таком дисплее что-либо просто невозможно.

  Многие  сегодня сомневаются в практичности использования таких дисплеев, предпочитая  привычные варианты. Но исследования компании Reseach Communications (США, Огайо) показали, что производительность при работе с микродисплеем выше, чем при использовании дисплея карманного компьютера, и соизмерима с производительностью при работе с печатным текстом или LCD-монитором большой диагонали. В результате этих исследований выявился еще один интересный факт: производительность при использовании бинокулярного дисплея (то есть на каждый глаз по дисплею) на 5-7% ниже аналогичного показателя для монокулярного дисплея.

  Что же касается компании Eyetop, то она пошла по другому пути, выпустив сразу очки со встроенным дисплеем (рис.9), которые демонстрировались осенью этого года на выставке CeBIT. За основу изготовления матрицы была взята технология AMLCD, что позволило получить вполне приемлемое решение для рядового пользователя (забыл упомянуть, что микродисплеи от Three-Five являются скорее уделом профессионалов, как по качеству, так и по стоимости). Картинка с 65 тыс. цветов в разрешении 320 х 240 пикселей устроит большинство любителей карманных компьютеров сегодня. Кстати, этими очками можно пользоваться попутно с выполнением других задач, поскольку фокус оптической системы микродисплея расположен в 2 метрах от глаз.

  Рис.9 Очки с встроиным дисплеем от компании Eyetop

  Впрочем, пользоваться таким дисплеем, наверняка, понравится не каждому. Шутка ли, при  необходимости использования карманного компьютера "взгромождать" на голову такую хитроумную конструкцию или же носить ее целый день. Это больше похоже на сюжет из фантастического фильма. Хотя если верить обещаниям разработчиков (и последним фантастическим фильмам тоже), то со временем такой дисплей будет практически неразличим на очках, причем не обязательно солнцезащитных. Наверное, стоит немного подождать отработки технологии, а пока мы перейдем к конкурентам - пространственным дисплеям.

  Heliodisplay

  Окружающий  нас воздух является смесью различных  газов, что позволяет рассматривать  его как среду, обладающую определенными  характеристиками. Идея создания дисплея  в любом месте, где есть воздух  не нова, возможно, многим приходилось видеть красочные лазерные шоу. Воздух вполне способен служить в качестве основы для дисплея.

  Вот подтверждение этому - уникальная технология компании IO2 Technology, позволяющая создавать дисплеи с диагональю 27 дюймов и даже больше непосредственно в воздухе. Принцип работы этого дисплея, получившего название Heliodisplay (рис.10.), основан на воздействии небольшого проецирующего устройства на близлежащее воздушное пространство. Характеристики дисплея вполне приемлемы: отображение 16 млн. цветов при разрешениях от 640 х 480 до 1024 х 768 пикселей. Вдобавок к этому есть возможность непосредственного воздействия на воспроизводимое изображение (этакий виртуальный тачскрин), при желании можно выбирать пункты меню, поворачивать картинку и т.д. Неплохо выглядит на таком дисплее и потоковое видео.

  Рис.10 Heliodisplay

  Разумеется, данная технология не лишена и недостатков. Действующие прототипы пока не обеспечивают требуемую резкость (изображение немного расплывчато) и контрастность. Но самым главным минусом Heliodisplay является все же громоздкость собственно проектора, его размеры соизмеримы с корпусом карманного компьютера. Если разработчики смогут справиться с этими проблемами, то перспективы у этой технологии огромные.

  Устройства  печати

  Принтеры, плоттеры и прочие устройства, предназначенные  для вывода информации на лист бумаги, всегда относились к офисной оргтехнике. Процесс минимизации этих устройств шел своим чередом, первые АЦПУ, занимавшие когда-то целые комнаты, со временем трансформировались в более компактные струйные и лазерные принтеры массой в несколько килограммов. В принципе, понятие мобильных принтеров существует достаточно давно, но обычно имеются в виду принтеры, предназначенные для ноутбуков.

  Правда, в последнее время производители  принтеров обратили свое внимание на рынок карманных компьютеров и пытаются выпускать соответствующие принтеры. Например, компания Canon недавно обновила свою линейку мобильных принтеров и выпустила модель PIXUS 50i. Честно говоря, ничего особенного, обычный струйный принтер, с собой носить его не будешь, правда, работающий через инфракрасный порт. Ближе к идеалу подобралась японская компания Brother Industries, ее принтер m-Print Bluetooth Micro Printer, надо признаться, достаточно компактен.

  Физические  размеры принтера составляют 100 х 160 х 17 мм, масса с аккумулятором и пачкой бумаги на 50 страниц - 300 г. Его "скорострельность" составляет 4 страницы формата A7 в минуту, качество - 300 точек на дюйм. Основной способ соединения принтера с КПК - это Bluetooth, хотя при отсутствии оного можно воспользоваться и инфракрасным соединением.

  Печатающая  кисть

  Что же касается сверхкомпактных принтеров, действительно способных составить пару вашему карманному другу, то на сегодняшний день существует только одно предложение такого рода - принтер PrintBrush или печатающая кисть (рис.11) от шведской компании PrintDreams Europe AB. Примечательно, что в разработке этого принтера принимали участие и наши соседи белорусы. Принтер печатает абсолютно бесшумно и весьма необычно - нужно просто водить принтером по листу бумаги, а не наоборот.