Журнал «Компьютерра» - Цифровой журнал «Компьютерра» № 17 (170)

Если посмотреть отчёты Viewpoints за разные годы, то заметно, что здесь снова и снова изобретают языки программирования, делают их всё более самодостаточными (пока что кое-где ещё остаётся код на Си, но от него постепенно избавляются) и ставят смелые эксперименты.

Время от времени команда Кея пробует пробрасывать мостики в реальный мир, создавая, к примеру, виртуальную машину Squeak для Google Native Client или делая метаязык Tamacola на основе Tamarin VM, входящей во Flash. Эти методы могут позволить всей системе не просто работать в браузере, но исполняться быстрее, чем при трансляции в JavaScript.

Скорость, впрочем, не является целью Кея: по его оценке, в нынешнем виде Frank работает примерно на 30 процентов медленнее, чем если бы был написан традиционными методами. Оптимизацией исследователи занимаются лишь тогда, когда это не вредит компактности кода.

Понятно, что Frank не станет конкурентом современных ОС и вряд ли вообще будет доделан до необходимого для этого уровня. Тем не менее те методы, которые разрабатывает Алан Кей, могут повлиять на подход к программированию не меньше, чем в своё время повлиял Smalltalk.

К оглавлению

Опубликовано24 апреля 2013

Мы все с интересом обсуждаем одежду со встроенными датчиками и пультами управления, кроссовки с шагомером, GPS и прочую носимую электронику. Однако стоит задаться вопросом: а от чего, собственно, должны питаться все эти полезные гаджеты? От сменных батареек? Тогда вся эта вшитая электроника становится ничем не лучше обычных «умных» коробочек, которые можно просто сунуть в карман. Это как если бы мы вместе с мобильным телефоном носили большой тяжёлый чемодан с аккумуляторами или заправляли автомобиль вязанкой дров.

Нужно более изящное решение, отвечающее реалиям XXI, а не XX века. В идеале такой источник питания должен быть лёгким и миниатюрным, способным принимать любую форму и вид, умеющим заряжаться от любых типов энергии в окружающем пространстве и не требующим регулярной замены.

Идеал пока недостижим, но первые шаги в этом направлении уже сделаны. Поскольку для датчиков и простых микрокомпьютеров не требуются источники большой мощности, с ними можно использовать устройства, способные генерировать энергию буквально из ничего, собирая её по крупицам практически из воздуха — как, например, ветряные генераторы или солнечные батареи.

Эта идея положена в основу концепции Еnergy harvesting — её название пока не имеет общепринятого русского перевода, а по смыслу оно примерно означает «сбор энергетического урожая». Концепция заключается в сборе разнообразной энергии из окружающей среды и преобразовании её в электрическую для питания автономных миниатюрных устройств. Источником энергии могут быть любые естественные природные и физические процессы и явления — от солнечного света до любых механических колебаний.

Создаваемые в рамках концепции Еnergy harvesting устройства должны быть способны как генерировать, так и сохранять электрическую энергию — они смогут заменить тяжёлые и громоздкие аккумуляторные батареи там, где не требуются большая мощность и высокое напряжение. В результате мы получим вшитые микрогаджеты, датчики в одежде и обуви с практически вечным питанием, способные работать автономно до своего физического износа. На международной конференции Printed Electronics Europe 2013, проходившей с 17 по 18 апреля в столице Германии Берлине, в рамках шоу Energy Harvesting & Storage Europe был представлен целый ряд чрезвычайно интересных разработок в области Еnergy harvesting.

Самый простой для преобразования в электричество вид внешних воздействий — это механические колебания и вибрации. Чаще всего для конвертации таких колебаний в электроэнергию применяются пьезоэлектрические материалы. Такие материалы используются, в частности, в называемых микроэлектромеханических системах (MЭМС или MEMS), представляющих собой гибридные устройства на кремниевой подложке, в которых объединены микромеханические и микроэлектронные компоненты. МЭМС-чипы легко распаиваются на печатной плате и без проблем интегрируются в любую электронную схему.

Британская компания Perpetuumпоказала на выставке Energy Harvesting & Storage Europe свою основную разработку — вибрационный «сборщик энергии» Vibration Energy Harvester (VEH). Это беспроводной датчик, предназначенный для установки на вращающиеся детали, например на подшипники колёс поездов. Кстати, в ходе выставки VEH демонстрировался в вагончике на миниатюрной модели железной дороги.

Датчик VEH выполняет одновременно три функции: он измеряет температуру, передаёт полученные сведения по беспроводной связи оператору и вырабатывает необходимую для всего этого электроэнергию из механических колебаний. В Perpetuum уже опробовали VEH в действии, и оказалось, что это простое устройство, не требующее никакого обслуживания, чрезвычайно полезно именно для установки в колёсах железнодорожных вагонов, поскольку оно способно мгновенно фиксировать критическое повышение температуры в подшипниках и тем самым предотвращать масштабный дорогостоящий ремонт.

Компания Perpetuum входит в состав финансируемого Европейский союзом консорциума Wibrate, объединяющего разработчиков беспроводных промышленных систем мониторинга и управления и беспроводных, самостоятельно вырабатывающих электроэнергию для своего питания за счёт вибрации.

Ещё одну оригинальную разработку показала на Energy Harvesting & Storage Europe компания Cherry, та самая, которая выпускает знаменитые «неубиваемые» компьютерные клавиатуры.

На стенде компании висела обыкновенная электрическая лампочка, и всем желающим предлагалось включить её при помощи миниатюрного беспроводного выключателя Cherry Energy Harvesting Wireless Switch. Энергии, вырабатывающейся при нажатии на кнопку, достаточно для краткой радиотрансляции, передающей сигнал включения.

Дальность передачи сигнала зависит от рабочей частоты: на частоте 2,4 ГГц команда передаётся на расстояние до 10 метров, а на частоте 868 МГц — целых 300 метров! Вырабатываемая мощность — до 0,5 мВт. Выключатель умеет работать в составе сетей, причём уникальный ID каждого из них исключает ошибочные срабатывания, а функция «спаривания» позволяет использовать несколько выключателей для одного приёмника или наоборот. Заявленная наработка на отказ — до миллиона нажатий.