ИГРАТЬ – НЕ ПРОИГРАТЬ! ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЕЗЛИМИТ или ИГРА ПРОДОЛЖАЕТСЯ, ПОКА ВЫ В ИГРЕ

Наносимый отслужившими источниками энергии экологический урон давно не является – с одной стороны – чем-то невероятным и удивительным, а с другой – чем-то непримечательным, не имеющим большого значения. Без должной утилизации как первичных, так и вторичных ИБП мы наносим вред не только почве, флоре и фауне, но и всей планете. Поэтому наша культура (а в данном случае – культура потребления) подвержена некоторым изменениям. Но давайте честно: как часто вы утилизируете батарейки или аккумуляторы правильно?

Самодисциплина – это, конечно, хорошо, но на ней «далеко не уедешь» (что глобально подтверждает ситуация по Монреальскому протоколу, освещённая в предыдущей статье). Поэтому учёные всего мира ищут более эффективные решения. 

Одно из них – создание устройств, работающих без батарей. Да, звучит крайне амбициозно, но… 

Исследователи из Северо-Западного университета США разработали первое в мире интерактивное устройство без батарей, собирающее энергию! Оно выглядит и ощущается как ретро 8-битный Nintendo Game Boy и может запускать стандартные классические игры типа Tetris или Super Mario Land, а питается от солнечных панелей вокруг дисплея и от нажатия кнопок пользователем. 

По сути, эта переносная игровая консоль, допускающая непрекращающийся игровой процесс (что может стать худшим кошмаром для родителей), знаменует собой новую эпоху энергоэффективности в нашем быту.

Но этот Game Boy – не просто игрушка. Это мощное доказательство концепции, разработанное исследователями из Северо-Западного университета и Делфтского технологического университета (TU Delft) в Нидерландах, которое раздвигает границы применения периодических вычислений без батарей, внедряя их в сфере развлечений и взаимодействия. 

Вместо дорогостоящих и опасных для окружающей среды батарей, оказывающихся на свалках, это устройство получает энергию от солнца и действий пользователя. То есть, потенциально, игра может быть бесконечной, без остановок и зарядки аккумуляторов. Помните у «Nautilus Pompilius» – «Эта музыка будет вечной, если я заменю батарейки»? Видимо, скоро это будет не актуально. 

«Это первое интерактивное устройство без аккумулятора, которое получает энергию от действий пользователя, – говорит руководитель исследования, Джозия Хестер,доцент кафедры электротехники, вычислительной техники и информатики в инженерной школе Маккормика(Северо-Западный университет). – Когда вы нажимаете кнопку, устройство преобразует эту энергию в то, что поддерживает ваши игры».

«Устойчивые игры станут реальностью, и мы сделали важный шаг в этом направлении – полностью избавившись от батареи», – сказал Пшемыслав Павелчак, доцент лаборатории встраиваемого программного обеспечения Делфтского технического университета, второй руководитель исследования. «С нашей платформой мы хотим заявить, что можно сделать устойчивую игровую систему, которая приносит удовольствие и радость пользователю».

Команды представили своё исследование на крупной виртуальной конференции в области интерактивных систем UbiComp 2020 15 сентября. 

Игровая платформа, ориентированная на энергосбережение (ENGAGE), по размеру и форм-фактору – практически копия оригинального Game Boy, но при этом оснащена рядом солнечных панелей вокруг экрана (нажатие кнопок пользователем выступает вторым источником энергии). 

Но загвоздка была не только в том, как получить энергию из панелей и кнопочной кинематики и направить на работу устройства. На самом деле главное, чего удалось достичь – это достаточная производительность при столь малых исходных. Процессор Game Boy требует большой вычислительной мощности и, следовательно, энергии. Исследователям удалось создать его эмуляцию, которая позволяет играть в любую популярную ретро-игру прямо с оригинального картриджа: «Этот эмулятор способен работать с перерывами, отслеживая использование памяти, избегая необходимости всегда проверять всю энергозависимую память, и отделяет игровой цикл от механики пользовательского интерфейса, обеспечивая восстановление после сбоя питания».

И хотя в действительности устройство испытывает кратковременные потери мощности при переключении между источниками питания, этот маленький «детский» успех можно считать большим «взрослым» достижением. Однако от сбоя к сбою должно проходить некоторое время, которое обеспечило бы приемлемую продолжительность игрового процесса. Для этого с нуля было разработано аппаратное и программное обеспечение системы. Оно заметно повышает энергосбережение и энергоэффективность между сбоями питания. 

Также создана новая технология энергонезависимой памяти для сохранения состояния системы, позволяющая быстро восстановить систему при восстановлении питания. Эта технология минимизирует накладные расходы электропитания и избавляет от необходимости нажимать кнопку «сохранить». «Мы создаём нестандартное оборудование, которое собирает энергию от нажатия геймерских кнопок и солнечного света, а также использует архитектуру памяти со смешанной волатильностью для эффективной периодической эмуляции двоичных файлов игры», – столь туманное для непосвящённых заявление разработчиков означает, что, проще говоря, теперь игрок может продолжить игровой процесс с того момента, когда устройство полностью теряет мощность, даже если Марио находится в середине прыжка. 

В не слишком облачный день и для игр, требующих хотя бы умеренного количества нажатий, прерывания игрового процесса обычно длятся менее одной секунды на каждые 10 секунд игрового процесса. Исследователи считают, что это подходящий сценарий для некоторых игр, включая шахматы, пасьянс и тетрис. Но, конечно же, любителей экшн-жанров такое положение не порадует.

Хотя до того, как современные портативные игровые приставки полностью освободятся от батареек предстоит пройти ещё долгий путь, исследователи верят, что их успех не напрасен. Как минимум, их устройства повышают осведомлённость о влиянии небольших приборов, относящихся к Интернету вещей, на окружающую среду: батареи дорого стоят, дороги в производстве, опасны для окружающей среды как при изготовлении, так и по окончании эксплуатации, а значит – их просто необходимо оставить в прошлом. 

«Наша работа – полная противоположность Интернету вещей, в котором есть много устройств с батареями», – говорит Хестер. «Эти батареи в конечном итоге оказываются в мусорке. Если они не полностью разряжены, они могут стать опасными. Их трудно перерабатывать. Мы хотим создавать устройства, которые будут более экологичными и могут служить десятилетиями». 

Также, в докладе на конференции они отмечают буквально следующее: «Мы решаем ключевые проблемы, связанные с прерывистыми вычислениями для взаимодействия, включая бесшовные дисплеи и динамичный игровой процесс, на основе стимулов для сбора энергии. Эта работа представляет собой эталонную реализацию и основу для будущего мобильных игр без батарей в более устойчивом Интернете вещей». 

По материалам Northwestern University и UbiComp 2020