Tere tulemast nutitelefoni futuroloogiasse. Selles uues teadusega täidetud artiklite sarjas Liikuvad riigid külaliste kaastöötaja Shen Ye tutvustab meie telefonides kasutatavaid tehnoloogiaid ning laboris välja töötatavaid tipptasemel asju. Ees on üsna vähe teadust, kuna paljud tulevased arutelud põhinevad teaduslikel paberid, millel on tohutu hulk tehnilist žargooni, kuid oleme püüdnud hoida asjad nii lihtsad ja lihtsad kui võimalik. Nii et kui soovite sukelduda oma telefoni sisikonna toimimisse, on see sari teie jaoks.
See on meie nutitelefonitehnoloogia tulevikku käsitleva seeria viimane osamakse - praegu. Sel nädalal käsitleme teadust nutitelefonide ehituskvaliteedi ühe tõeliselt olulise valdkonna - puutetundliku ekraani klaasi - taga. Ja seeriat kokku pakkides näeme ka seda, kuidas mobiilsidetehnoloogia praegust olukorda võrreldakse peaaegu kümme aastat tagasi tehtud ennustustega. Lisateabe saamiseks lugege edasi.
Verizon pakub Pixel 4a uutele piiramatutele liinidele vaid 10 dollarit kuus
Autori kohta
Shen Ye on Androidi arendaja ja MSci lõpetanud keemia Bristoli ülikoolis. Püüdke ta Twitteris kinni @shen ja Google+ + ShenYe.
Veel sellest sarjast
Vaadake kindlasti meie nutitelefoni futuroloogia seeria kolme esimest osamakse akutehnoloogia tulevik, nutitelefoni kuvamise tehnoloogia ja protsessorid ja mälu.
Karastatud klaas
Miljardid dollarid kulutatakse igal aastal ekraani remondile, kusjuures osa kasutajatest otsustab remondiks raha kulutamise asemel elada oma lõhenenud ekraaniga. Peaaegu kõik 2014. aasta lipulaevade telefonid kasutasid Corning Gorilla Glass 3, kuigi mõned valisid selle asemel üldise karastatud klaasi. Kaasaegne karastatud klaas on paljude termiliste ja keemiliste töötlemisprotsesside tulemus, suurendades materjali tugevust tavalise klaasiga võrreldes.
Kui vaatate klaasi lehe pinda mikroskoobi all, leiate, et see on täis pisikesi vigu ja mikropragusid. Need puudused teevad klaasi tõesti purunemisele vastuvõtlik. Piisava pinge korral võivad need praod levida, puruneda ja puruneda klaasileht. Kui kujutate ette kahte paberilehte, on üks ideaalne ja ühel on keskel väike pisar. Kui tõmbasite paberilehtede külgedele, nõuab väikese rebendiga lehe rebenemine oluliselt vähem jõudu. Kujutage nüüd ette, kas väike pisar oli paberilehe servas, selle levimiseks ja paberi lõpuks pooleks kallutamiseks on vaja veelgi vähem jõudu. Stress võib äärtes ja teravates nurkades veelgi enam koguneda; sellepärast nõutakse lennukilt ümarate nurkadega aknaid.
Tavaklaas on tegelikult täis pisikesi vigu ja pragusid - karastatud klaas sulgeb need mitmesuguste tehnikate abil.
Gorilla Glass on karastatud klaasi tüüp, mida nimetatakse "leelisalumiinsilikaatklaasiks". See on tuntuim nutitelefonide karastatud klaasist kaubamärk, mida kasutatakse sellistes populaarsetes Androidi ja Windowsi telefonides Samsung Galaxy S5, HTC One M8ja paljud Lumia telefonitorud. Termilised protsessid karastavad klaasi, mis põhjustab klaasi välispinnale surumisjõu. See karastab klaasi, sulgedes mõned neist mikrolõhedest, kuid muudavad klaasi ka turvalisemaks - kui klaas puruneb, puruneb see suurte ohtlike kildude asemel väikesteks tükkideks (sarnane Prints Ruperti tilk). Peale karastamise karmistab materjali ka keemiline protsess, mida nimetatakse "ioonivahetuseks".
Klaas sisaldab palju tootmisprotsessis saadud naatriumi. Kui see kastetakse kuuma sulanud kaaliumivanni, liiguvad kaaliumiioonid klaasi ja tõrjuvad naatriumioonid välja. Kaalium on suurem kui naatrium ja see põhjustab ka klaasi pinnale kompressioonijõu - nagu karastamine -, mis karastab klaasi.
Karastatud klaas on äärmiselt kõva. Kõvaduse klassifitseerimise aktsepteeritud meetod on "Vickeri kõvaduse test". Gorilla Glass 3 on kõvem kui enamik metalle ja tõenäoliselt kõige kõvem materjal telefoni pinnal. Ehkki telefoni asetamine müntide ja võtmetega samasse taskusse ei pruugi teie ekraani kriimustada, näib šassii tõenäoliselt mõningaid kahjustuse märke. Heites pilgu avaldatud spetsifikatsioonid Gorilla Glassi kohta on mitmeid hinnanguid, mis kirjeldavad erinevat tüüpi sitkust.
- Youngi moodul - kirjeldab materjali elastsust. Suurem arv tähendab, et materjal on jäigem, kuid selle kõrvalmõjuna suureneb rabedus.
- Poissoni suhe - materjali aksiaalne pinge, kui seda tõmmatakse või lükatakse. Kujutage ette, et venitate tükikese mullkummi - selle keskosa muutub õhemaks.
- Nihkemoodul - kirjeldab materjali reaktsiooni lõikamisele, mis on pragude tekkimise vältimiseks väga oluline tegur.
- Murdumiskindlus - materjali vastupidavuse mõõtmine pragude levikule.
Eespool toodud väärtuste võrdlemisel Gorilla klaas 3 ja hiljuti välja kuulutatud Gorilla klaas 4, suur erinevus on see, et saame väiksema Youngi mooduli, nii et see peaks olema vähem habras. Keemilise tugevduse sektsioon näitab aga enam kui kahekordset sügavuskihti, vahemikus 40 µm kuni 90 µm. See suurendab GG4 vastupidavust pragunemisele ja pragude levikule paksema kokkusurutud pinnakihiga. Alloleval pildil on ristlõiked, mis võrdlevad Gorilla Glass 3 ja 4 kahjustuskindlust:
Pildikrediit: Corning
Kui aga kasutate ekraanikaitset, muutuvad erinevused vähem oluliseks. Ekraanikaitsmed aitavad levitada igasugust löögipinget, mis on piisav, et vältida luumurru tekitamiseks olulise stressi tekkimist ühes kohas. Ükskõik kui palju te klaasi karastate, ei saa te kõiki neid looduslikke defekte täielikult kõrvaldada, mistõttu mõned tootjad hakkavad kaaluma eksootilisemaid materjale nagu safiir.
Sünteetiline safiir
Eelmisel aastal oli palju hype ümbritsevad teated, et iPhone 6 oleks karastatud klaasi asemel valmistatud sünteetilisest safiirist. Ilmselgelt ei oleks kogu leht valmistatud kristalsest safiirist (see oleks liiga habras), vaid pigem safiirkomposiidist, mis tagab materjalile teatud elastsuse. Tavapärased valmistamismeetodid hõlmavad õhukese klaasikihi kasutamist substraadina, millele sadestatakse alumiiniumoksiid, moodustades pinnale õhukese kihi kristallilist safiiri. Safiiril on dramaatiliselt suurem Vickeri kõvadus kui tavalisel karastatud klaasil, mis muudab selle kriimustamiskindlamaks.
Safiiri ekraanid on karastatud klaasist oluliselt raskemad ...
Safiirvitriinide tootmiskulud on aga karastatud klaasist tohutult kõrgemad, seega on need harva kasutatakse seadme kuvamiseks ja aeg-ajalt kasutatakse nutitelefoni kaamerate objektiivikattena, näiteks hiljutistes iPhone'i mudelites. Siiski on põhjust loota tulevikus odavamate safiiride väljapanekutele, kuna safiiri tootmise hind langeb järk-järgult, kui protsessid optimeeruvad.
Enne turule toomist kasutati iPhone 6 kuuldavasti safiiriekraani - tegelikult kasutab see iooniga tugevdatud klaasi.
... kuid tootmiskulud on suuremad ja lahendada on ka muid tehnilisi probleeme.
Corning Execsi sõnul ei kaalu safiiri parem kõvadus siiski selle puudusi. Sellel on madalam valguse läbilaskvus, mis mõjutaks aku kasutusaega (kuna nõutakse kõrgemat taustvalgustustaset), see on klaasist kümme korda kallim, selle valmistamine võtab palju kauem aega, on 1,6 korda raskem ja vähem vastupidav pragunemine. Corning on muidugi palju investeerinud oma Gorilla Glass tehnikasse ja tal on põhjust sellele konkureerivale materjalile külma vett valada.
Koos tootjatega Kyocera ja Huawei safiiriekraanide abil näeme, kui hästi seade üldkasutamisele vastu peab. Huawei execs ütles Android Central IFA 2014-l, et ettevõte eeldas, et safiiriekraanidega telefonidest saab järgmisel aastal kujunev nišš. Vahepeal kutsuti Kyocera Brigadieri, vastupidavat toru, mis kasutas ekraanil safiiri, pärast laialdast katsetamist "peaaegu hävimatuks". Android Central.
Kui safiiride tootmisprotsessid muutuvad rafineeritumaks ja odavamaks, võime näha, et rohkem tootjaid võtab oma seadme ehituskristalli kasutusele.
Antibakteriaalsed näidud
Ehkki me ei mõtle sellele kunagi, suudavad meie nutitelefoni puuteekraanid kanda uskumatult palju baktereid paljudest keskkondadest. Kuna nutitelefonide turg on viimastel aastatel vaid kiiresti kasvanud, pole selle vastu võitlemiseks tegelikult palju uuritud.
Teie nutitelefoni ekraan on täiesti räpane, kuid teadus võib aidata.
Saksa ülikool proovis 60 puutetundlikku ekraani1 ja avastas, et puhastamata puutetundlik ekraan sisaldas keskmiselt 1,37 bakterikolooniat moodustavat ühikut ruutsentimeetri kohta. See pole tegelikult nii kõrge, suurusjärkude võrra väiksem kui köögikäsna, kuid paar korda kõrgem kui haigla tualett-iste2. Pärast mikrokiudlapiga puhastamist vähendati seda arvu 0,22-ni ja pärast puhastamist alkoholilapiga 0,06-ni - puhtam kui tualett-iste pärast pesuvahendiga puhastamist. Teadlased tuvastasid, et enamus bakteritest pärinesid inimese nahast, suust ja kopsudest - see pole üllatav, kuna hoiame oma seadmeid näole nii lähedal. Enamik inimesi ei puhasta oma nutitelefoni ekraane regulaarselt, nii et puutetundlikel ekraanidel on kindlasti võimalus mikroobe teistele levitada.
2014. aasta alguses esitles Corning CES-is oma antimikroobset ainet Corning Gorilla Glass. See oli esimene EPA-s registreeritud antimikroobne ekraaniklaas. Ekraan on sisuliselt kaetud õhukese hõbeioonide kilega, millel on uskumatud antimikroobsed omadused ja mis väidetavalt tapavad pinnal 90% bakteritest, vetikatest, hallitusest ja seentest. Hõbedat on antimikroobse toime tõttu haiglates laialdaselt kasutatud, aidates ära hoida MRSA levikut ning nakkuse vältimiseks kasutati seda I maailmasõjas tegelikult haavade sidumisel.
Nutitelefonide ekraanidel on õhukese filmi jaoks vajalik hõbeda kogus väga väike, kuid lõpuks siiski olge tootjate otsustada, kas nad tahavad lisatud dollareid oma seadme materjaliarvele või mitte. Sellele vaatamata võivad antibakteriaalsed ekraanid, kui tervise- ja treeningfunktsioonid muutuvad paljude nutitelefonide keskseks osaks, telefonitootjatele veel ühe eristamise punkti.
Pildikrediit: Tactus
Morphing kuvab
Californias asuv idufirma Tactus Technologies on näidanud oma uuenduslikku morfivat puutetundliku ekraani tehnoloogiat. Puhkeseisundis näeb see välja nagu tavaline puuteekraan, kuid aktiveerituna võib see genereerida massi väljaulatuvaid kujundeid, mis vastavad seadmes töötavale. Nende näide on seade, kus klahvid ulatuvad ekraanile, kui pehme klaviatuur ekraanil kuvatakse, pakkudes kasutajale taktiilset tagasisidet.
Kasutajad ei pea üksikuid klahve alla vajutama, lihtsalt nende puudutamine registreerib klahvivajutuse. See on muljetavaldav tehnoloogia, mida on välja töötatud mitu aastat, kuid mida pole veel tarbijaseadmes rakendatud. Kuna tootjad loobuvad riistvara klaviatuuridest, kui nad tegelevad õhemate seadmete kujundusega, võib Tactus riistvara klaviatuuri fännide otsida.
Interaktiivsed hologrammid
Tänavu ACMi kasutajaliidese tarkvara ja tehnoloogia sümpoosionil avalikustas Tokyo ülikool oma prototüübi nimega HaptoMime3. See on keskel toimuv interaktsioonisüsteem, mis toimib nagu hõljuv puutetundlik ekraan, mis võib takti tagasiside andmiseks ultraheli abil sõrmeotsi stimuleerida. Kujutiseplaadi abil muudetakse ekraanil olev pilt ujuvaks hologrammiks. Kui süsteem tuvastab, et kasutaja hologrammi "puudutab", tekitab ultraheli faasimassiivi andur kasutajale sõrmeotsa tunde.
See tehnoloogia ei tööta mitte ainult hologrammide, vaid ka 3D-ekraanidega. See viib meid sammu lähemale Tony Starki stiilis interaktsioonidele meie digitaalseadmetega. Tõenäoliselt ei paigaldata seda kunagi nutitelefoni, kuid on võimalik, et see võidakse tulevikus mingil hetkel tahvelarvutilaadsesse seadmesse suruda.
Nutitelefoni tehnoloogia tulevik - kas me oleme juba kohal?
Veel 2008. aasta veebruaris, 7 kuud enne Androidi esmast väljaandmist, esitles Nokia ideetelefoni - Nokia Morphi. Nokia uurimiskeskus ja Cambridge'i ülikooli nanoteaduste keskus tegid selle projekti raames koostööd a ideetelefon, mis on nende arvates nutitelefonide tulevik, keskendudes kaasaskantavate nanotehnoloogiliste rakenduste kasutamisele seadmeid.
Kuidas on Nokia nägemus tulevasest mobiilsidetehnoloogiast võrreldav praegusega?
Seadmel oli:
- Painutatav, poolläbipaistev seade
- Isepuhastuv pind
- 3D väljaulatuv pind (nagu Tactuse ekraan)
- Päikese laadimine "nanograssi" tehnoloogia abil
- Arvukad integreeritud sensorid selliste tegurite tuvastamiseks nagu õhusaaste ja hügieen
Nokia ennustas, et sellised tehnoloogiad on saadaval 2015. aastaks, siis kui kaugele on teadus selliste funktsioonide lubamiseks seadmes arenenud? Selle seeria kahes esimeses artiklis nägime, kuidas LG on loonud poolläbipaistva painduva OLED-ekraani ja painutatavate liitiumpatareide jaoks on kaks kandidaati - liitiumkeraamika ja liitiumpolümeer painduvatega komponendid. Meil pole veel isepuhastuvaid pindu, kuid on tehtud suuri jõupingutusi klaasi parema oleofoobse katte väljatöötamiseks, et hoida rasvased plekid meie seadmetest eemal. Praegused "nanofur" prototüübid on vastuvõtlikud kattekihtide hõõrdumisele meie tasku üldise hõõrdumise kaudu.
Pildikrediit: Massachusettsi ülikool, Stanfordi ülikool
Läbimurre nanograssi uurimistöös avaldati alles hiljuti USA kahe ülikooli koostöö kaudu4. Grafeenilehe abil suutsid nad tihedalt paigutada ülitõhusast fotogalvaanilisest materjalist sambaid - materjali, mis muundab valguse elektrienergiaks. Nanograssi struktuur suurendab tunduvalt päikesevalgusega kokkupuutuvat pinda, parandades õhukese kilega päikesepaneelide efektiivsust 33%.
Pildikrediit: Tzoa
Lõpuks Nokia ennustatud reostus- ja hügieeniandurite kohta. Detsembri alguses ilmus Tzoa-nimelise seadme jaoks Kickstarteri leht. Selle lehe järgi mõõdab see õhusaastet vahetult keskkonnas. See ühendub otse teie nutitelefoniga, saates nii õhusaaste kui ka UV-kiirguse andmeid. Sond ei tuvasta keemilist reostust õhus, kuid tegelikult tuvastab õhus olevad tahked osakesed, mis ohustavad ka meie tervist.
Ja me peaksime ka mainima Samsungi Galaxy Note 4, mis 2014. aasta lõpus sai esimeseks peavoolu nutitelefoniks, mida tarniti UV-valguse anduriga.
Pildikrediit: Caltech
Üllatavalt palju futuristlikke asju on juba kaasas - olgu siis laboris või meie kasutatavates seadmetes.
Veel 2011. aastal avaldati mikroorganismide analüüsimiseks väike objektiivivaba platvorm. Seda nimetati ePetri tassiks ja see oli mõeldud töötama ränikiibil5. (See on saanud nime Petri tassi järgi, mis on tavaline meetod mikroobide kultiveerimiseks, et neid saaks analüüsida.) EPetri tass ei vaja suuri seadmeid ja töömahukate protsesside korral paigutatakse kultuur lihtsalt nutitelefoni ekraaniga valgustatud pildikiibile ja komplekt paigutatakse inkubaator. Andmetele pääseb juurde sülearvuti või muu nutitelefoni kaudu, mis võimaldab kasutajal üksikuid mikroobirakke suumida ja analüüsida. Tehnoloogia on väga spetsialiseerunud ja Nokia Morphi kontseptsioonidest veel kaugel, kuid kindlasti on see samm lähemale.
Praegu oleme välja töötanud palju tehnoloogiat, mis Nokia ja Cambridge'i ülikooli prognooside kohaselt peaks olema saadaval 2015. aastaks. Kontseptsioon on endiselt väga futuristlik, kuid see on hea inspiratsiooniallikas neile, kes arendavad nutitelefoni tehnoloogiaid tulevikus.
Kes teab, võib-olla näeme veel seitsme aasta pärast Nokia Morphi sarnast seadet, võib-olla tehnoloogiaga, mida pole veel ette kujutada.
Täname Ericut Evolutive Labsist, kes õpetas mind karastatud klaasist!
M. Egert, K. Späth, K. Weik, H. Kunzelmann, C. Horn, M. Kohl ja F. Õnnistamine, bakterid nutitelefoni puuteekraanidel Saksa ülikooli keskkonnas ja kahe hindamine populaarsed puhastusmeetodid, kasutades müügilolevaid puhastusvahendeid, Folia Microbiologica, 2014: lk. 1-6. ↩
A. Hambraeus ja A.S. Malmborg, Haigla tualettruumide desinfitseerimine või puhastamine - erinevate rutiinide hindamine, Journal of Hospital Infection, 1980. 1 (2): lk. 159-163. ↩
Y. Monnai, K. Hasegawa, M. Fujiwara, K. Yoshino, S. Inoue ja H. Shinoda. 2014, ACM: Honolulu, Hawaii, USA. lk. 663-667. ↩
Y. Zhang, Y. Diao, H. Lee, T.J. Mirabito, R. W. Johnson, E. Puodziukynaite, J. John, K.R. Carter, T. Emrick, S.C.B. Mannsfeld ja A. L. Briseno, Sisemised ja välised parameetrid orgaaniliste ühekristalliliste nanosammaste kasvu juhtimiseks fotogalvaanikas, Nano Letters, 2014. 14 (10): lk. 5547-5554. ↩
G. Zheng, S.A. Lee, Y. Antebi, M.B. Elowitz ja C. Yang, kiibil olev raku pildistamise platvorm, mis põhineb subpiksli perspektiivsel mikroskoopial (SPSM), Rahvusliku Teaduste Akadeemia toimetised, 2011. 108 (41): lk. 16889-16894. ↩
Need on parimad traadita kõrvaklapid, mida saate iga hinnaga osta!
Parimad traadita kõrvaklapid on mugavad, kõlavad suurepäraselt, ei maksa liiga palju ja mahuvad kergesti taskusse.
Kõik, mida peate teadma PS5 kohta: väljaandmise kuupäev, hind ja palju muud.
Sony on ametlikult kinnitanud, et töötab PlayStation 5-ga. Siin on kõik, mida me selle kohta siiani teame.
Nokia toob turule kaks uut eelarvelist Android One telefoni, mille hind on alla 200 dollari.
Nokia 2.4 ja Nokia 3.4 on HMD Globali eelarveliste nutitelefonide valiku viimased täiendused. Kuna mõlemad on Android One seadmed, saavad nad kaks peamist OS-i värskendust ja regulaarset turvavärskendust kuni kolmeks aastaks.
Kinnitage oma kodu nende SmartThingsi uksekellade ja lukkude abil.
Üks parimatest asjadest SmartThingsis on see, et saate oma süsteemis kasutada hulgaliselt muid kolmanda osapoole seadmeid, kaasa arvatud uksekellad ja lukud. Kuna neil kõigil on sisuliselt sama SmartThingsi tugi, oleme keskendunud sellele, millistel seadmetel on parimad tehnilised andmed ja nipid, et õigustada nende lisamist teie SmartThingsi arsenali.