Tervetuloa älypuhelimen futurologiaan. Tässä uudessa tieteellisissä artikkelisarjassa Mobile Nations vieraileva avustaja Shen Ye käy läpi puhelimissamme käytössä olevan tekniikan sekä laboratoriossa edelleen kehitettäviä huipputekniikoita. Edessä on melko vähän tiedettä, koska suuri osa tulevista keskusteluista perustuu tieteelliseen keskusteluun paperit, joissa on valtava määrä teknistä ammattikieltä, mutta olemme yrittäneet pitää asiat yhtä selkeinä ja yksinkertaisina kuin mahdollista. Joten jos haluat sukeltaa syvemmälle puhelimen suoliston toimintaan, tämä on sarja sinulle.
Tämä on toistaiseksi viimeinen erä älypuhelintekniikan tulevaisuutta koskevassa sarjassa. Tällä viikolla kerromme tieteen yhdestä todella tärkeästä älypuhelinten rakentamisen laadusta - kosketusnäytön lasista. Ja kun kootaan sarjaa, näemme myös, kuinka mobiilitekniikan nykyinen tila vertaa lähes vuosikymmen sitten tehtyihin ennusteisiin. Lue lisätietoja.
Verizon tarjoaa Pixel 4a: n vain 10 dollaria kuukaudessa uusille rajoittamattomille linjoille
Kirjailijasta
Shen Ye on Android-kehittäjä ja MSci valmistunut kemian alalta Bristolin yliopistosta. Ota hänet kiinni Twitterissä @shen ja Google+ + ShenYe.
Lisää tässä sarjassa
Muista tarkistaa Smartphone Futurology -sarjan kolme ensimmäistä erää, jotka kattavat akkutekniikan tulevaisuus, älypuhelinten näyttö tekniikka ja prosessorit ja muisti.
Vahvistettu lasi
Miljardeja dollareita kulutetaan näytön korjauksiin vuosittain, ja osa käyttäjistä päättää elää säröillä olevan näytön kanssa sen sijaan, että kuluttaa rahaa korjauksiin. Lähes kaikissa vuoden 2014 lippulaivapuhelimissa käytettiin Corningin Gorilla Glass 3 -tabletteja, vaikka jotkut valitsevatkin yleisen karkaistun lasin. Moderni karkaistu lasi on seurausta useista lämpö- ja kemiallisista käsittelyprosesseista, mikä lisää materiaalin lujuutta tavalliseen lasiin verrattuna.
Jos katsot lasilevyn pintaa mikroskoopilla, huomaat, että se on täynnä pieniä puutteita ja mikrohalkeamia. Nämä puutteet tekevät lasista Todella altis rikkoutumiselle. Jos kohdistetaan tarpeeksi rasitusta, nämä halkeamat voivat levitä, murtua ja johtaa rikkoutuneeseen lasilevyyn. Jos kuvitelet 2 paperiarkkia, yksi on täydellinen ja toisen keskellä pieni repeämä. Jos vedit paperiarkkien sivuilta, pienen repeytyneen arkin repiminen vaatii huomattavasti vähemmän voimaa. Kuvittele nyt, olisiko pieni repeämä ollut paperiarkin reunalla, vielä vähemmän voimaa tarvitaan sen etenemiseen ja paperin lopulta puolittamiseen. Stressi voi muodostua erittäin helposti reunoista ja vielä enemmän terävistä kulmista; Tämän vuoksi lentokoneilla on oltava pyöristetyt kulmat.
Tavallinen lasi on täynnä pieniä virheitä ja halkeamia - karkaistu lasi sulkee nämä useilla erilaisilla tekniikoilla.
Gorilla Glass on eräänlainen karkaistu lasi, joka tunnetaan nimellä "alkali-alumiinisilikaattilasi". Se on tunnetuin älypuhelinten karkaistun lasin tuotemerkki, jota käytetään suosituissa Android- ja Windows-puhelimissa, kuten Samsung Galaxy S5, HTC One M8ja monet Lumia-puhelimet. Lämpöprosessit karkaistavat lasin, mikä aiheuttaa puristusvoiman lasin ulkopinnalle. Tämä karkaisee lasia sulkemalla joitain näistä mikrohalkeamista, mutta tekee myös lasista turvallisemman - jos lasi rikkoutuu, se hajoaa pieniksi paloiksi suurten vaarallisten sirpaleiden sijaan (samanlainen Prinssi Rupertin pudotus). Karkaisun lisäksi kemiallinen prosessi, joka tunnetaan nimellä "ioninvaihto", myös kovettaa materiaalia.
Lasi sisältää paljon valmistusprosessista saatua natriumia. Kun se kastetaan kuumaan sulaan kaliumhauteeseen, kaliumionit liikkuvat lasiin ja syrjäyttävät natriumionit. Kalium on suurempi kuin natrium, ja tämä aiheuttaa myös puristusvoiman lasin pinnalle - kuten karkaisu - joka karkaisee lasia.
Karkaistu lasi on erittäin kovaa. Hyväksytty menetelmä kovuuden luokittelussa on "Vicker's hardness test". Gorilla Glass 3 on kovempaa kuin useimmat metallit ja luultavasti kovin materiaali puhelimesi pinnalla. Vaikka puhelimesi asettaminen samaan taskuun kolikoiden ja avainten kanssa ei välttämättä aiheuta näytön naarmuuntumista, runko todennäköisesti havaitsee joitain merkkejä vahingoista. Katsomalla julkaistut eritelmät Gorilla Glassin joukossa on useita luokituksia, jotka kuvaavat erilaisia sitkeyksiä.
- Young's Modulus - kuvaa materiaalin kimmoisuutta. Suurempi määrä tarkoittaa, että materiaali on jäykempi, mutta tämän sivuvaikutus on haurauden lisääntyminen.
- Poisson-suhde - materiaalin aksiaalinen jännitys, kun sitä vedetään tai työnnetään. Kuvittele, että venytät palan purukumia - sen keskiosa ohenee.
- Leikkausmoduuli - kuvaa materiaalin vastausta leikkaamiseen, mikä on erittäin tärkeä tekijä halkeamien estämisessä.
- Murtumislujuus - materiaalin halkeilun vastustuskyvyn mittaus.
Verrattaessa yllä olevia arvoja Gorilla-lasi 3 ja äskettäin ilmoitettu Gorilla-lasi 4, suuri ero on, että saamme pienemmän Youngin moduulin, joten sen pitäisi olla vähemmän hauras. Kemiallinen vahvistusosa paljastaa kuitenkin yli kaksinkertaisen syvyyskerroksen, 40 um - 90 um. Tämä lisää huomattavasti GG4: n vastustuskykyä halkeilulle ja halkeamien etenemiselle paksummalla puristetulla pintakerroksella. Alla olevassa kuvassa on poikkileikkauksia, joissa verrataan Gorilla Glass 3: n ja 4: n vahinkovastusta:
Kuvahyvitys: Corning
Jos kuitenkin käytät näytönsuojaa, erot vähenevät. Näytönsuojat auttavat levittämään mahdolliset iskujännitykset, jotta ne estävät merkittävän rasituksen kertymisen yhteen kohtaan murtuman aikaansaamiseksi. Vaikka kovettaisitkin lasia, et voi täysin poistaa kaikkia näitä luonnollisia vikoja, minkä vuoksi jotkut valmistajat alkavat harkita eksoottisempia materiaaleja, kuten safiiri.
Synteettinen safiiri
Viime vuonna oli paljon hypejä ympäröivien raporttien mukaan Iphone 6 se olisi valmistettu synteettisestä safiirista karkaistun lasin sijaan. Ilmeisesti koko levy ei olisi valmistettu kiteisestä safiirista (se olisi liian hauras), vaan safiiriyhdistelmä, joka tarjoaa materiaalille jonkin verran joustavuutta. Tavanomaisissa valmistusmenetelmissä käytetään ohutta lasikerrosta substraattina, jolle alumiinioksidi kerrostetaan muodostaen pinnalle ohut kerros kiteistä safiiria. Safiirilla on dramaattisesti suurempi Vickerin kovuus kuin perinteisellä karkaistulla lasilla, mikä tekee siitä naarmuuntumista kestävämmän.
Safiirinäytöt ovat huomattavasti kovempia kuin karkaistu lasi ...
Safiirinäytteiden valmistuskustannukset ovat kuitenkin valtavasti korkeammat kuin karkaistun lasin, joten ne ovat harvoin käytetään laitenäyttöihin ja ajoittain linssinsuojuksena älypuhelinkameroille, esimerkiksi uusimmissa iPhone-malleissa. On kuitenkin syytä toivoa halvempia safiirinäytöksiä tulevaisuudessa, koska safiirituotannon hinta laskee vähitellen prosessien optimoinnin myötä.
Ennen julkaisua iPhone 6 huhuttiin käyttävän safiirinäyttöä - todellisuudessa se käyttää ionivahvistettua lasia.
... mutta valmistuskustannukset ovat korkeammat, ja ratkaisemiseen on muita teknisiä haasteita.
Corningin execsin mukaan safiirin parantunut kovuus ei kuitenkaan ylitä sen haittoja. Sillä on pienempi valonläpäisykyky, joka vaikuttaisi akun kestoon (koska tarvitaan korkeammat taustavalot), se on 10 kertaa kalliimpi kuin lasi, sen valmistus kestää paljon kauemmin, on 1,6 kertaa painavampi ja vähemmän kestävä halkeilua. Corning on tietysti investoinut voimakkaasti Gorilla Glass -tekniikkaansa, ja sillä on syytä kaataa kylmää vettä tämän kilpailevan materiaalin päälle.
Valmistajien kanssa Kyocera ja Huawei safiirinäyttöjen avulla saamme nähdä, kuinka hyvin laite kestää yleistä käyttöä. Huawei execs kertoi Android Central IFA 2014 -tapahtumassa yrityksen odotettiin safiirinäytöllä varustettujen puhelimien olevan nouseva markkinarako seuraavana vuonna. Samaan aikaan Kyoceran prikaatia, kestävä luuri, jossa näytöllä on safiiri, kutsuttiin "lähes tuhoutumattomaksi" sen jälkeen, kun Android Central.
Kun safiirin valmistusprosessit ovat entistä hienostuneempia ja halvempia, voimme nähdä useamman valmistajan omaksuvan kiteiden laitteidensa rakenteissa.
Antibakteeriset näytöt
Vaikka emme koskaan ajattele sitä, älypuhelimesi kosketusnäytöt voivat kuljettaa uskomattoman määrän bakteereja lukuisista ympäristöistä. Ja koska älypuhelinten markkinat ovat kasvaneet vain nopeasti viime vuosina, ei ole juurikaan tutkittu kuinka torjua tätä.
Älypuhelimesi näyttö on täysin likainen - mutta tiede voi auttaa.
Saksalainen yliopisto näytti 60 kosketusnäyttöä1 ja löysi puhdistamattoman kosketusnäytön, joka sisälsi keskimäärin 1,37 bakteeripesäkettä muodostavaa yksikköä neliösenttimetriä kohti. Tämä ei todellakaan ole niin korkea, suuruusluokkaa pienempi kuin keittiösienellä, mutta muutama kerta suurempi kuin sairaalan wc-istuin2. Määrä väheni 0,22: een mikrokuituliinalla puhdistamisen jälkeen ja 0,06: een alkoholipyyhkeellä puhdistamisen jälkeen - puhtaampi kuin wc-istuin pesuaineella puhdistamisen jälkeen. Tutkijat havaitsivat, että suurin osa bakteereista oli peräisin ihmisen ihosta, suusta ja keuhkoista - ei ole yllättävää, koska pidämme laitteitamme niin lähellä kasvojamme. Suurin osa ihmisistä ei puhdista älypuhelimen näyttöään säännöllisesti, joten kosketusnäytöt voivat varmasti levittää bakteereja muille.
Vuoden 2014 alussa Corning julkisti CES: ssä antimikrobisen Corning Gorilla Glass -lasin. Se oli ensimmäinen EPA: n rekisteröimä antimikrobinen näyttölasi. Näyttö on pääosin päällystetty ohuella hopeaionikalvolla, jolla on uskomattomat antimikrobiset ominaisuudet ja joiden on ilmoitettu tappavan 90% pinnalla olevista bakteereista, levistä, homeista ja sienistä. Hopeaa on käytetty laajalti sairaaloissa antimikrobisen vaikutuksensa vuoksi, mikä auttaa estämään MRSA: n leviämistä, ja sitä käytettiin itse asiassa haavojen pukeutumiseen ensimmäisen maailmansodan aikana infektioiden estämiseksi.
Älypuhelimen näytöissä olevan ohutkalvon vaatima hopeamäärä on hyvin pieni, mutta lopulta se tulee valmistajien on päätettävä, haluavatko he lisättyjä dollareita laitteensa materiaaliluetteloon vai ei. Siitä huolimatta, kun terveys- ja kuntoominaisuuksista tulee keskeinen osa monia älypuhelimia, antibakteeriset näytöt voivat tarjota uuden erottelukohdan puhelinvalmistajille.
Kuvahyvitys: Tactus
Morphing-näytöt
Kaliforniassa toimiva Tactus Technologies on osoittanut innovatiivista, kosketusnäytötekniikkaansa. Lepotilassa se näyttää tavalliselta kosketusnäytöltä, mutta aktivoituna se voi tuottaa joukon ulkonevia muotoja, jotka vastaavat laitteessa käynnissä olevaa. Esimerkki, jonka he esittävät, on laite, jossa näppäimet työntyvät esiin, kun pehmeä näppäimistö näkyy näytöllä, mikä antaa käyttäjälle tuntumaa palautetta.
Käyttäjien ei tarvitse painaa yksittäisiä näppäimiä alas, vain koskettamalla niitä rekisteröidään näppäimen painallus. Se on vaikuttava tekniikka, jota on kehitetty useita vuosia, mutta jota ei ole vielä otettu käyttöön kuluttajalaitteessa. Kun valmistajat hylkäävät laitteistonäppäimistöt, kun he etsivät ohuempia laitemalleja, Tactus voi olla mitä laitteistonäppäimistön tuulettimet etsivät.
Interaktiiviset hologrammit
Tokion yliopisto julkisti tänä vuonna ACM Symposiumissa käyttöliittymän ohjelmistoista ja tekniikasta prototyyppinäytön nimeltä HaptoMime3. Se on keskellä ilmassa toimiva vuorovaikutusjärjestelmä, joka toimii kuin kelluva kosketusnäyttö, joka voi stimuloida sormenpäitäsi ultraäänellä antamaan kosketuspalautetta. Kuvalevyn avulla ruudulla oleva kuva muunnetaan kelluvaksi hologrammiksi. Kun järjestelmä havaitsee käyttäjän "koskettavan" hologrammia, ultraäänivaiheinen matriisianturi luo tunteen käyttäjän sormenpäähän.
Teknologia ei toimi vain hologrammien, vaan myös 3D-näyttöjen kanssa. Se tuo meidät askeleen lähemmäksi Tony Stark -tyylistä vuorovaikutusta digitaalilaitteidemme kanssa. Tätä ei todennäköisesti koskaan asenneta älypuhelimeen, mutta on mahdollista, että se voidaan juottaa tablet-tyyppiseen laitteeseen jossain vaiheessa tulevaisuudessa.
Älypuhelintekniikan tulevaisuus - olemmeko siellä jo?
Helmikuussa 2008, 7 kuukautta ennen Androidin ensimmäistä julkaisua, Nokia julkisti konseptipuhelimen - Nokia Morphin. Nokia Research Center ja Cambridgen yliopiston Nanoscience Center tekivät yhteistyötä tämän projektin kanssa tuottamaan a konseptipuhelin, joka heidän mielestään on älypuhelinten tulevaisuus, keskittyen kannettavien nanoteknologisiin sovelluksiin laitteet.
Kuinka Nokian visio tulevasta mobiilitekniikasta vertaa nykyiseen?
Laitteessa oli:
- Taivutettava, läpikuultava laite
- Itsepuhdistuva pinta
- 3D-ulkoneva pinta (kuten Tactus-näyttö)
- Aurinkolataus nanograss-tekniikan avulla
- Lukuisat integroidut anturit tunnistamaan tekijöitä, kuten ilmansaasteet ja hygienia
Nokia ennusti tällaisten tekniikoiden olevan saatavilla vuoteen 2015 mennessä, niin kuinka pitkälle tiede on edennyt sallimaan tällaiset ominaisuudet laitteessa? Tämän sarjan kahdessa ensimmäisessä artikkelissa näimme, kuinka LG on luonut läpikuultavan taipuvan OLED-näytön ja taivutettaville litiumparistoille on kaksi ehdokasta - litiumkeramiikka ja litiumpolymeeri joustavilla komponentit. Meillä ei ole vielä itsepuhdistuvia pintoja, mutta on pyritty kehittämään parempaa oleofobista pinnoitetta lasille, jotta rasvainen tahra pysyisi laitteistamme. Nykyiset "nanofur" -prototyypit ovat alttiita päällysteiden hankautumiselle taskuissamme olevan yleisen kitkan kautta.
Kuvahyvitys: Massachusettsin yliopisto, Stanfordin yliopisto
Läpimurto nanograss-tutkimuksessa julkaistiin vasta äskettäin kahden Yhdysvaltain yliopiston yhteistyöllä4. Grafeeniarkin avulla he pystyivät järjestämään tiheästi pylväitä erittäin tehokkaasta aurinkosähkömateriaalista - materiaalista, joka muuntaa valon sähköenergiaksi. Nanorassin rakenne lisää huomattavasti auringonvalon kanssa kosketuksessa olevaa pinta-alaa, mikä parantaa tehokkuutta 33% ohutkalvoisilla aurinkopaneeleilla.
Kuvahyvitys: Tzoa
Lopuksi, Nokian ennustamista pilaantumis- ja hygienia-antureista. Joulukuun alussa Kickstarter-sivu tuli esiin Tzoa-nimiselle laitteelle. Sivun mukaan se on ensimmäinen pukeutuva, joka mittaa ilmansaasteita välittömässä ympäristössä. Se muodostaa yhteyden suoraan älypuhelimeesi lähettämällä sekä ilman pilaantumistiedot että UV-altistustiedot. Koetin ei havaitse kemiallista pilaantumista ilmassa, mutta todellisuudessa havaitsee ilmassa olevat hiukkaset, jotka myös uhkaavat terveyttämme.
Ja meidän pitäisi myös mainita Samsungin Galaxy Note 4, josta tuli vuoden 2014 lopulla ensimmäinen valtavirran älypuhelin, joka toimitettiin UV-valoanturilla.
Kuvahyvitys: Caltech
Yllättävän paljon futuristisia juttuja on jo mukana - joko laboratoriossa tai käyttämissämme laitteissa.
Vuonna 2011 julkaistiin paperi pienellä linssitöntä alustalla mikro-organismien analysointiin. Sitä kutsuttiin ePetri-lautaseksi ja se oli suunniteltu toimimaan piisirulla5. (Se on nimetty Petri-maljan mukaan, joka on tavanomainen menetelmä mikrobien viljelyyn, jotta ne voidaan analysoida.) EPetri-malja ei vaadi suuria laitteita ja työvoimavaltaisissa prosesseissa viljelmä asetetaan yksinkertaisesti älypuhelimen näytöllä valaistulle kuvasirulle ja kokoonpano sijoitetaan hautomo. Tietoihin pääsee etäältä kannettavan tietokoneen tai muun älypuhelimen kautta, jolloin käyttäjä voi lähentää ja analysoida yksittäisiä mikrobisoluja. Tekniikka on hyvin erikoistunut ja vielä kaukana Nokia Morph -konsepteista, mutta se on ehdottomasti askel lähemmäksi.
Tällä hetkellä olemme kehittäneet paljon tekniikkaa, jonka Nokian ja Cambridgen yliopiston ennustaman olevan saatavana vuoteen 2015 mennessä. Konsepti on edelleen erittäin futuristinen, mutta se toimii hyvänä inspiraation lähteenä älypuhelinteknologioita tulevaisuuden kehittäjille.
Kuka tietää, vielä seitsemän vuoden kuluttua ehkä näemme samanlaisen laitteen kuin Nokia Morph, ehkä tekniikoilla, joita emme vielä ole kuvitelleet.
Kiitos Eric Evolutive Labsilta opetuksesta karkaistusta lasista!
M. Egert, K. Späth, K. Weik, H. Kunzelmann, C. Horn, M. Kohl ja F. Siunaus, bakteerit älypuhelinten kosketusnäytöillä saksalaisessa yliopistossa ja kahden arviointi suosittuja puhdistusmenetelmiä käyttämällä kaupallisesti saatavilla olevia puhdistusaineita, Folia Microbiologica, 2014: s. 1-6. ↩
A. Hambraeus ja A.S. Malmborg, Sairaalakäymälöiden desinfiointi tai puhdistus - eri rutiinien arviointi, Journal of Hospital Infection, 1980. 1 (2): s. 159-163. ↩
Y. Monnai, K. Hasegawa, M. Fujiwara, K. Yoshino, S. Inoue ja H. Shinoda. 2014, ACM: Honolulu, Havaiji, USA. s. 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, Sisäiset ja ulkoiset parametrit orgaanisten yksikiteisten nanopilarien kasvun hallitsemiseksi aurinkosähkössä, Nano Letters, 2014. 14 (10): s. 5547-5554. ↩
G. Zheng, S.A.Lee, Y. Antebi, M.B. Elowitz ja C. Yang, ePetri-lautasen, on-chip-solujen kuvantamisalusta, joka perustuu alipikselinäkökulman laajakuvamikroskopiaan (SPSM), Kansallisen tiedeakatemian julkaisut, 2011. 108 (41): s. 16889-16894. ↩
Nämä ovat parhaat langattomat nappikuulokkeet, joita voit ostaa joka hintaan!
Parhaat langattomat nappikuulokkeet ovat mukavia, kuulostavat hyviltä, eivät maksa liikaa ja sopivat helposti taskuun.
Kaikki mitä sinun tarvitsee tietää PS5: stä: Julkaisupäivä, hinta ja paljon muuta.
Sony on virallisesti vahvistanut työskentelevänsä PlayStation 5: llä. Tässä on kaikki mitä tiedämme siitä toistaiseksi.
Nokia tuo markkinoille kaksi uutta edullista Android One -puhelinta, joiden hinta on alle 200 dollaria.
Nokia 2.4 ja Nokia 3.4 ovat viimeisimmät lisäykset HMD Globalin budjetin älypuhelinten kokoonpanoon. Koska ne ovat molemmat Android One -laitteita, heille taataan kaksi merkittävää käyttöjärjestelmän päivitystä ja säännöllisiä tietoturvapäivityksiä jopa kolmen vuoden ajan.
Suojaa kotisi näillä SmartThings-ovikelloilla ja lukoilla.
Yksi SmartThingsin parhaista asioista on, että voit käyttää järjestelmässäsi joukkoa muita kolmannen osapuolen laitteita, mukaan lukien ovikellot ja lukot. Koska niillä kaikilla on olennaisilta osin sama SmartThings-tuki, olemme keskittyneet siihen, millä laitteilla on parhaat tekniset tiedot ja perusteet niiden lisäämiseksi SmartThings-arsenaaliin.