Vladimir Djurdjič: Energija pogojuje razvoj

Domala celoten razvoj strojne opreme je, ne glede na to, ali govorimo o strežnikih ali mobilnih telefonih, pogojen z dvema temeljnima dejavnikoma - porabo energije in ceno. Seveda sta oba parametra tesno povezana med seboj. Če izhajamo iz tega, je jasno, da bo v prihodnosti uspelo predvsem tistim, ki bodo ponudili najboljši izkoristek energije, zlasti z uporabo alternativnih virov.

Čeprav vsi v računalništvu zelo radi govorimo predvsem o megahertzih in megabajtih, bi ob natančnejši analizi izdelkov morali pravzaprav govoriti predvsem o wattih in amper urah. Poraba energije namreč tako rekoč narekuje, kaj lahko naredimo z računalniškimi izdelki in kako jih uporabljamo. Če v preteklosti to ni bilo tako izpostavljeno, pa se na današnji stopnji razvoja tehnologije izdelovalci vse bolj pozorno posvečajo predvsem temu področju.

Raziskave seveda potekajo v različnih smereh in so pogojene s področjem rabe oziroma vrsto naprav. Poraba energije je, denimo, danes eden največjih zaviralcev razvoja pri strežnikih. S tem, ko osnovni gradniki postajajo vse manjši in vse zmogljivejši, se je tudi močno povečala poraba energije. Če pomislimo, da imamo celo v majhni Sloveniji podatkovne centre z nekaj sto (morda ponekod že čez tisoč?) strežniki, poraba energije ni več postranska stvar.

Za izdelovalce je tudi velik izziv, kako učinkovito odvajati pri delovanju ustvarjeno toploto. To ima neposredne posledice na zanesljivost delovanja sistemov. Načrtovalci strežnikov bi znali povedati, da danes morda v celoti največ časa porabijo prav za modeliranje porabe energije in hlajenja sistemov, domala vse druge parametre (hitrost, število procesorjev, vodila...) pa je skoraj laže doseči.

Manj se to že pozna tudi pri vsakdanjih osebnih računalnikih. Če absolutna poraba energije danes (toda to se zna v prihodnje spremeniti) ni tako pomembna za uporabnike in načrtovalce, postaja tudi tu vse pomembnejši drugi parameter - hlajenje sistemov. O tem znajo veliko povedati modderji, navdušenci, ki navijajo svoje računalnike, da bi iz njih iztisnili še tistih nekaj več megahertzev od sosedovega računalnika. Bolj resno postaja, ko hočemo računalnik miniaturizirati in pri tem ohraniti visoko zmogljivost.

Nikjer pa ni to tako očitno kot pri prenosnih napravah, pa naj gre za prenosnike, ročne računalnike ali mobilne telefone. Zlasti pri tistih napravah, ki jih navadno vtaknemo v žep, je že pravcata umetnost doseči pravo razmerje med velikostjo in trajanjem delovanja. Če si prevelik, te nihče ne bo pogledal, če pa ponudiš skromno trajanje delovanja, bo uporabnik razočaran. Ob tem ne gre spregledati, da je prav mobilna telefonija tista, ki najhitreje dobiva nove funkcionalnosti, to pa se pozna tudi na večji porabi energije (večji in svetlejši zasloni, hitrejši procesorji, večji pomnilniki). Radijski oddajniki, ki so potrebni za dostop do interneta in storitev, v takih napravah prav tako terjajo znaten davek na področju energije.

V resnici ni nič bolje na področju prenosnih računalnikov. Čeprav izdelovalci nenehno razvijajo varčnejše procesorje, po drugi strani večajo porabo na drugih delih prenosnih računalnikov. Ali je že kdo opazil, da je trajanje delovanja povprečnega prenosnika že vrsto let domala enako? Kje se torej pozna ves ta napredek? Dejstvo je, da vsemu napredku na področju integriranih vezij in programske opreme ni sledil ustrezen napredek na področju akumulatorjev. Medtem ko opažamo pri zmogljivostih kakovostne skoke, izražene v desetinah ali celo stotinah odstotkov, pri akumulatorjih ob še takem trudu dosegajo le take izboljšave, ki jih označimo večinoma z eno, redkeje z dvema ciframa.

Toda videti je, da se nekaj vendarle premika. Že vrsto let poročamo o tem, kako izdelovalci pripravljajo alternativne načine napajanja elektronskih naprav, zlasti prenosnih. O konceptu gorivnih celic smo že večkrat pisali, pa vendar ni prišla mimo nas še nobena naprava, ki bi jo dejansko lahko kupili. Kljub temu vse kaže, da se bodo obljube končno izpolnile. Po moji oceni bo še letos, najpozneje drugo leto, na trg prišlo kar nekaj prenosnikov ali dodatkov zanje, ki bodo ponujali okoli dva- do trikrat daljše trajanje delovanja z eno "injekcijo" goriva. Težava je morda le v tem, da bo treba tako gorivo dokupovati, to pa bo vsaj na začetku omejevalo vsestransko uporabnost.

Električna energija, ustvarjena v sončnih celicah, prav tako ni nobena novost, a je pri večini izdelkov zabavne elektronike le redko primarni vir napajanja. Razlog je že dosti časa znan - slab izkoristek je doslej omogočal zadostno napajanje le za energijsko zelo nezahtevne naprave. Karkoli računalniškega zdaleč presega zmožnosti sončnih celic. Dodatna ovira je, da moramo za zadostno količino energije razprostreti veliko površino proti viru svetlobe, to pa je nekako navzkriž s konceptom malih prenosnih naprav.

Toda tudi tu se razmere spreminjajo. V javnosti je najbrž manj znano, da je izdelovalcem v zadnjih letih uspelo doseči kar občuten napredek pri izkoristku sončnih celic, ki že dosega prag uporabnosti tudi za rabo v elektronskih napravah. Tajvansko podjetje Micro Star Industry (MSI), v naših krajih bolj znano po matičnih ploščah za osebne računalnike, je prikazalo prototip prenosnika, ki ima v pokrov zaslona vgrajene sončne celice, s katerimi je že prvi prototip omogočal približno uro nepretrganega delovanja. MSI pa ima domala že nared prototip, ki z bolj prefinjenim sistemom omogoča zalogo energije za okoli štiri ure nepretrganega dela. To pa so že številke, ki so povsem konkurenčne akumulatorjem. Za povrh so celice te vrste, da zbirajo energijo tudi od osvetlitve v prostorih. To pomeni, da nismo odvisni le od sončnega dne. Poleg tega MSI napoveduje ceno okoli 2500 dolarjev, ki je pravzaprav zelo konkurenčna in bi lahko hitro imela posnemovalce.

Če kot uporabnik prenosnika in mobilnega telefona razmislim, kaj bi si najbolj želel v novi generaciji naprav, je trajanje delovanja zelo visoko, če ne celo na prvem mestu želja. Ker pa gorivne in sončne celice niso edine zamisli v igri, se zdi, da bo to naslednje področje, v katero bodo zagrizli izdelovalci, ko bodo izčrpali možnosti za raznolikost na drugih področjih. Ker ob tem zmanjševanje porabe elektronskih vezij še naprej hitro napreduje, je to najbrž ob nekaterih ključnih tehnoloških napredkih (npr. upogljivi in zložljivi zasloni) najbrž temelj, ki bo omogočal razvoj še manjših naprav kot doslej. Ne nazadnje pa ne smemo pozabiti tudi na to, da vsak prispevek k manjši porabi energije prispeva tudi k manjšemu ekološkemu davku, ki ga plačujemo naravi. Čim bolj pereč problem bo to postajalo, tem bolj bodo izdelovalci dobesedno prisiljeni razmišljati v tej smeri.

Zlasti pri tistih napravah, ki jih navadno vtaknemo v žep, je že prava umetnost doseči pravo razmerje med velikostjo in trajanjem delovanja.