22 سپتامبر 2021 توسط آماندا موریس، دانشگاه نورث‌وسترن
سال گذشته، مهندسان کامپیوتر از دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه صنعتی دلفت (TU Delft) اولین Game Boy بدون شارژ در جهان را معرفی کردند که هم انرژی خورشیدی و هم انرژی جنبشی کاربر را از به کار می‌اندازد و باعث طول عمر نامحدود بازی می‌شود.
همین تیم اکنون پلتفرم جدیدی را معرفی می‌کند که سازندگان، علاقمندان و برنامه نویسان مبتدی را قادر می‌سازد دستگاه‌های الکترونیکی بدون باتری خود را که با انرژی متناوب و برداشت شده کار می‌کنند، بسازند.
این سیستم که BFree نامیده می‌شود شامل سخت افزارهای جمع آوری انرژی (BFree Shield) و نسخه مقاوم در برابر خرابی پایتون، یکی از قابل دسترس‌ترین و پرکاربردترین زبان‌های برنامه نویسی است. تنها چیزی که کاربر نیاز دارد یک درک اساسی از پایتون است تا بتواند به سرعت و به راحتی هر دستگاه هوشمندی را که خودتان انجام می‌دهید (DIY) به نسخه بدون باتری تبدیل کند. با استفاده از این فناوری، برنامه نویسان تازه کار اکنون می‌توانند سنسور حرکت DIY خود را که با باتری کار می‌کند، به عنوان مثال، به یک سنسور خورشیدی با طول عمر بی‌نهایت تبدیل کنند.
این تحقیق تقریباً در UbiComp 2021، اولین کنفرانس محاسبات همه جا حاضر ارائه شد. کاربران می‌توانند دستورالعمل‌هایی برای نحوه ایجاد و استفاده از فناوری جدید در GitHub بیابند.
«پرسیدن سوال اشتباه»
یوشیا هستر، از نورث‌وسترن، که همکاری این کار را بر عهده داشت، می‌گوید: «در حال حاضر، عملاً غیرممکن است که علاقمندان بتوانند دستگاه‌هایی با سخت افزار بدون باتری توسعه دهند، بنابراین ما می‌خواستیم پلتفرم بدون باتری خود را دموکراتیزه کنیم. سازندگان در اینترنت از نحوه افزایش عمر باتری دستگاه‌های خود می‌پرسند. آن‌ها سوال اشتباهی را مطرح می‌کنند. ما می‌خواهیم آن‌ها باتری را فراموش کرده و در عوض به راه‌های پایدارتری برای تولید انرژی فکر کنند.»
Przemyslaw Pawelczak از دلفت، سرپرست این کار با Hester، می‌گوید: «جامعه سازندگان به طور معمول علاقه بیشتری به استقرار سریع دستگاه‌های خود دارند و این سرعت همیشه با پایداری مطابقت ندارد. ما می‌خواستیم یک محصول مناسب طراحی کنیم که بتواند این دو جهان را به هم متصل کند. هستر استادیار مهندسی برق و کامپیوتر و علوم رایانه در دانشکده مهندسی مک کرمیک نورث وسترن است.»
مشکل باتری Maker Movement
جنبش ساز، توسعه‌ای متمرکز بر فناوری، DIY، گروه متفاوتی از مخترعان، طراحان و برنامه نویسان رایانه را شامل می‌شود که سخت‌افزار و نرم‌افزار خود را برای دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله سنسورهای حرکت، نمایشگرها، محرک‌ها و موارد دیگر می‌سازند. همراه با رایانش ابری، توانایی توسعه سریع، ارزان و دستگاه‌های متصل به اینترنت اشیاء (IoT) را امکان پذیر می‌کند. این DIYers همه چیز را از دستگاه‌های اتوماسیون خانگی گرفته تا ایستگاه‌های هواشناسی و همه چیز بین آن‌ها تولید می‌کند.
در حالی که تعداد فزاینده‌ای از افرادی که می‌توانند دستگاه‌هایی بسازند و برنامه‌ریزی کنند آینده‌ای هیجان انگیز برای فناوری ارائه می‌دهد، هستر، پاولچاک و تیم آن‌ها از تعداد باتری‌هایی که استفاده می‌شود و در نهایت به محل دفن زباله ریخته می‌شوند، دلسرد می‌شوند.
هستر می‌گوید: «بسیاری از مردم پیش بینی می‌کنند که ما یک تریلیون دستگاه در این اینترنت اشیا خواهیم داشت. این بدان معناست که یک تریلیون باتری خاموش یا 100 میلیون نفر هر چند دقیقه یک باتری خاموش را تعویض می‌کنند. این هزینه زیست محیطی وحشتناکی را به همراه دارد. در عوض، آن‌چه ما انجام می‌دهیم، واقعاً دادن قدرت به مردم است. ما می‌خواهیم همه قادر به برنامه ریزی بی‌دردسر دستگاه‌ها به شیوه‌ای پایدارتر باشند.»
نامرئی برای کاربر
اما صرف نظر از باتری آنقدرها هم که به نظر می‌رسد ساده نیست. وقتی دستگاه‌ها باتری را دور می‌زنند و در عوض به برداشت انرژی متکی هستند، منبع تغذیه دیگر ثابت نیست. به عنوان مثال، اگر خورشید پشت ابر برود، ممکن است انرژی خورشیدی موقتاً مختل شود.
با BFree، محققان این مسئله را حل کرده‌اند. این فناوری به دستگاه‌ها اجازه می‌دهد تا با انرژی متناوب به طور دائم کار کنند. هنگامی که برق قطع می‌شود، BFree محاسبات را متوقف می‌کند. با بازگشت برق، به طور خودکار از همان جایی که قطع شده است بدون از دست دادن حافظه و یا نیاز به انجام یک لیست طولانی از عملیات قبل از راه اندازی مجدد، از سر گرفته می‌شود. این نه تنها در مصرف انرژی صرفه جویی می‌کند، بلکه این فناوری نسبت به برنامه‌های سنتی برای کاربر بصری‌تر است، زیرا تمام حافظه آن‌چه را که بلافاصله قبل از قطع برق اتفاق افتاده است از دست می‌دهد و باید از همان ابتدا راه اندازی مجدد شود.
برای اینکه کاربر بتواند این فرایند را کاربر پسند کند، محققان BFree را با نرم‌افزاری برای تفسیر برنامه‌های پایتون برای دستگاه‌های بدون باتری رمزگذاری کردند. کاربر فقط باید BFree Shield را به پلتفرم سازنده Adafruit Metro M0 متصل کند (یا آن را کمی تغییر دهد تا با سایر سیستم عامل‌های مبتنی بر CircuitPython کار کند) و سپس دستگاه را مانند معمول برنامه ریزی کند. نرم افزار BFree بقیه موارد را بر عهده می‌گیرد و به برنامه اجازه می‌دهد کار کند.
https://techxplore.com
