软硬件的不断进化催生大量的移动设备,不过有一项技术在过去数十年间却进展缓慢,并成为了移动设备发展的最大阻碍——它就是电池。
在近日于旧金山举行的《麻省理工科技评论》数字峰会上,我遇到了微软研究院高级研究员Ranveer Chandra,并围绕电池技术的发展和他进行了探讨。他在微软研究院工作了九年,专注于电池效率和无线传输方面的研究,曾被《麻省理工科技评论》评为科技创新领域的35名35岁以下青年俊杰之一。
看到我在使用Macbook Air,他问我为什么用这款电脑,我提到的原因之一是它续航时间比Windows电脑更好。
“这就是我们要研究电池技术的一个原因,”他说,笔记本电脑的续航不只是系统问题,也和硬件有关:“如果你能做到垂直整合,能自己定制硬件,你就能让电池有更好的表现。”
他说,电池技术是一个综合的领域,涉及到软件、硬件以及化学工程,“你在做研究时不能只关注某一个方面”。
雷锋网:为什么过去数十年电池技术没有特别大的突破?
Ranveer:电池的好坏主要有两个衡量标准:一定电量电池的重量,以及一定电量电池的容量(体积)。在过去几十年里,人们都在寻找制造电池最合适的化学物质,做了很多尝试;最后锂电池出现了,它有许多好的特质。但没有哪一类电池能满足所有的需求,锂电池适合移动设备,但不适合汽车。
在那以后,人们又开始研究很多新的材料,事实上已经取得了一些突破,这主要是来自于对不同电池的组合;尤其是针对电量之外的其他特性方面,比如耐用性,如今有的电池可以充电数千次。不管怎么说,已经有很多创新正在发生,比如人们正在研究锂离子聚合物电池、固态电池;当然我们不会为此自豪,因为还有很多困难亟待解决。
雷锋网:在IT领域存在摩尔定律,电池技术方面是否有类似的定律呢?
Ranveer:很遗憾,没有。我也希望有这样的定律。目前还没有办法取得那样快速的突破,但人们正在尝试。
雷锋网:在软件层面,如何对操作系统进行优化才能在现有的条件下提升设备的续航时间?
Ranveer:我们正在做很多工作。其中之一是对进程的智能安排(intelligent schedule)。我们从微软的设备上收集了很多数据来做这方面的研究,我们希望能在后台确保可预测的电量消耗,比如你不应该在关闭屏幕后依然看到显著的电量消耗,而事实上在许多设备中会发生这样的事情。
如何确保这一点呢?我们收集的数据包括,包括哪些进程是活跃的,它们占用的CPU和网络资源,以及造成的电量损耗。当然,我们搜集这些数据是匿名进行的。
根据这些数据,如果我们在15或30分钟内看到了大量的电量损耗,就会利用机器学习等技术准确地鉴定出消耗电量的进程。我们在云端做这个工作,而云将通知系统,系统则会把这些进程放进一个沙箱里。
举个例子,如果我在下载一个更新,而网络连接很糟糕,设备的电量就消耗得很快;这个时候,系统监测到了这个电量损耗,就会借助机器学习去找到这个下载进程,然后把它放进沙箱;在接下来的15分钟时间内,它将只会获得一小段的时间配额;而在这个15分钟之后,将会有一次刷新,这个下载进程的时间配额也会刷新,将会继续正常运行。所以我们不会杀死这个进程,只会自动让它减慢,而用户则感受不到明显的变化,他们会发现电池消耗没有那么明显了,而程序依然在运行。
雷锋网:你如何看待无线充电技术?它会是电池问题的一个解决方案吗?
Ranveer:现在的无线充电技术主要有,感应式无线充电以及磁共振无线充电,前者需要在数厘米的距离之内充电,后者则可以在数英尺的距离内充电。我对磁共振无线充电的前景很乐观,这个技术已经被研究了数年了,目前还未能达到我们的预期,不过仍然会有很大的改进空间。
不过在目前的技术条件下,如果把充电器放在墙上,你必须离充电器在两三英尺之内,;如果你离开它几英尺远,就无法进行充电了。有很多人在描绘未来的场景,即你在房间里的任何地方都能充电,现在还不行,但几年之后应该可以做到。
雷锋网:随着无线充电技术的发展,人们是否将不再对电池的电量有很高的需求?
Ranveer:我不这么认为,我想(无线充电和更好的电池)都是需要的。想象这样的场景:我在路上开车,我不知道什么时候能到达一个我能重新充电的地方……所以二者需要结合,如果你有足够多的电量,同时你又能轻易找到无线充电的地方,并且快速充电,你就不用再考虑设备电量的问题了。
雷锋网:如果电池问题解决了,未来人们的生活会变成怎样?
Ranveer:显然生活会好得多,你不用再关心充电的问题了;你的设备将总是有电的,至少电池不会再成为限制你去做你想做的事情的因素。
雷锋网:那么电池技术什么时候会迎来革命性突破呢?
Ranveer:我也想知道(笑)!一种方式是去尝试预测并等待巨大变革的发生。但今天我们可以用整合不同电池的多电池技术(multi-battery technology)来解决很多问题。即便你有了更好的电池,它也不可能满足未来所有的需求;而多电池技术则给我们提供了一种更好地使用电池的方式,你可以把它放在设备里,并立即开始使用它。
我想说的是,有很多创业公司在开发新的、很酷的电池,而多电池技术则让我们可以马上开始使用这些电池,而不是去等待更多的创新,或者更大容量、更高电流的电池。