Még tíz éve se gondolta volna senki, hogy a PC halálát egy, kvázi csak képernyőből álló eszköz hozza majd el - az okostelefonok és tabletek sikerét nem is lehetett előre megjósolni. Újabb tíz év múlva biztosan nem úgy fog kinézni a számítástechnika, a hozzá kötődő termékek és szolgáltatások, mint napjainkban - mi megpróbáljuk előre jelezni, mire is lehet számítani a húszas évek elején. Ebben az ITworld cikke nyújt segítséget, melynek révén öt, már most formálódó fejlesztést mutat be a Computerworld.

Extrém vezetékmentesség: multi-gigabites Wi-Fi

Nem kell nagy jóstehetség ahhoz, hogy megállapítsuk, a vezetékmentes (hálózati) kapcsolódásé a jövő. A mobiltelefonok népszerűvé válásával elindult trendet már látszólag semmi sem tudja megállítani, az viszont kérdéses, hogy a különböző wireless szabványok közül melyik lesz a befutó hosszú távon.

Az egyik versenyző a mindenki által ismert Wi-Fi, mely a wireless fidelity szavak rövidítésével kapta nevét. Még az 1990-es évekhez köthető a technológia, melyet természetesen azóta számos alkalommal revitalizáltak a szakemberek. Ennek köszönhetően a 802.11a szabvány után érkeztek sorban a többiek: 802.11b/g/n; egyre nagyobb adatátviteli sebességet hozva magukkal. Legutóbbi már egészen impozáns elméleti adatátviteli tempót tudhat magáénak: maximum 600 megabitet másodpercenként. Ezt az értéket azonban valós körülmények között szinte sosem lehet elérni, hiszen számos tényező befolyásolja a sebességet: a két antenna közötti távolság, az antennák közötti közeg, interferenciák stb.
Wigig

Ugyanakkor a fejlődés nem állt meg. Ali Sadri, a Wireless Gigabit Alliance elnöke nemrég tett nyilatkozata szerint „a Wi-Fit teljes mértékben át akarjuk hozni a 21. századba”. A műszaki cégekből álló konzorcium dolgozik az úgynevezett WiGig szabványon, ami már multi-gigabites sebességű vezetékmentes hálózati kommunikációt kínál. Ezt a fogyasztói szokások változása indukálja: többek között a szélessávú videók elterjedése miatt jóval nagyobb sávszélességre van szükség. Ezzel az igénnyel pedig egyszerűen nem tartott lépést a Wi-Fi, ismerte el Sadri.

Miben más a WiGig, mint elődje?

Míg az egyes Wi-Fi standardok 2,4 és/vagy 5 GHz-es frekvenciatartományban dolgoznak, addig az új változat ezen paramétere 60 GHz lesz. Itt ugyanis jóval több szabad frekvenciasáv áll rendelkezésre, mint az alacsonyabb tartományokban, ami jelentősen nagyobb adatátvitelt tesz lehetővé. És hogy mennyi ez a jelentősen nagyobb? Akár 7 Gpbs is lehet, azaz egy nagyságrenddel több, mint napjaink legjobb, dualband 802.11n megoldásai. Vagyis a WiGig elhozza az igazi vezetékmentes, multi-gigabites adatátvitel idejét.

Elszakadva a gigabitektől: ezzel a tempóval mindössze néhány másodpercre van szükség egy teljes HD-s film nézőhöz való eljuttatásához, azaz a videofolyam fennakadások nélkül biztosítható még 1080p felbontású mozgóképes tartalmak esetén is. Sőt, azokat a háztartásokat is ki tudja szolgálni, ahol egynél több felhasználó óhajt sávszélesség-igényes lehetőségeket igénybe venni. Például a jövőben nem lesz gond, ha gyermekeink online játszanak barátaikkal, miközben az egyik szülő videós prezentációját tölti le, illetve a család tinédzser lánya „élete szerelmével” videotelefonál - nagyfelbontásban.

A WiGig univerzális megoldásnak terveztetett: míg ma különböző technológiákat használunk a hálózati kapcsolatokhoz és a perifériák csatlakoztatásához (lásd Bluetooth), addig a jövő vezetékmentes technológiája egyszerre tudja majd ezt megvalósítani, függetlenül attól, hogy monitorról, hálózati merevlemezről vagy bármi egyébről van szó. További előnye, hogy visszafelé kompatibilis lesz a jelenlegi Wi-Fi készülékekkel.

És nem szabad elmenni egy fontos tulajdonsága mellett: a WiGig „sugárformázást” alkalmazhat, a sebesség növelése érdekében. Napjaink wireless megoldásai gömbszerűen, szerte a világba sugározzák az információt, a jövő technológiája viszont képes lesz irányítani, fókuszálni az adatátvitel irányát, ami minimális interferenciát eredményez. Sajnos ennek ára van: a WiGig alig 14 méterre „lát el”.

Sajátmeghajtású elektronika: áram, konnektor nélkül

Míg a WiGig chipek tömegtermelése már idén megkezdődhet, az első kereskedelmi termékek pedig 2013 elején meg is jelenhetnek, addig a következő fejlesztés beérésére kicsit többet kell várnunk. Zhon Lin Wang, a Georgiai Műszaki Intézet Nanotudomány Kutatócsoportjának professzora olyan nagyteljesítményű nanogenerátorokon (high-output nanogenerator, HONG) dolgozik, amelyek egy körömnél is kisebb rugalmas chip révén 2-10 voltos feszültség előállítására képesek. Ehhez cink-oxid szálakat, avagy nanocsöveket alkalmaz, több rétegben, fém elektródák és műanyag polimerek közé rakva, egyfajta rugalmas, nanocsöves szendvicset hozva létre. Az így kialakított struktúra piezzoelektromos tulajdonsággal rendelkezik, vagyis fizikai behatás nyomán feszültség keletkezik rajta.

Egymagában mindez igen kismértékű elektromos áramot hoz létre, ám, ha milliárd számra alkalmazzuk őket, akkor - elméletileg - akkora energiaforrás jöhet létre, mellyel egy kisebb elektromos eszköz energiaigénye teljesen kielégíthető. Vagyis nem kell töltőre csatlakoztatni, nem igényel konnektoros energia-utántöltést. Természetesen a piezzoelektromos lapkának is szüksége van valamilyen energia-bevitelre. Ezzel kísérleteznek a georgiaiak: terveik szerint olyan rendszert hoznának létre, melyet egy közúti hídba építenének be. A betonba süllyesztett érzékelők, melyeket HONG energiaforrás táplál, a járművek keltette vibrációból szereznék a „betevőt”. Az így „önjáróvá” tett érzékelők pedig pontosan előre tudnák jelezni az olyan katasztrófák bekövetkeztét, mint a híd strukturális sérülése.

Mostani ismereteink szerint a nanogenerátorok nem lesznek képesek olyan nagy elektronikai eszközöket meghajtani, mint a számítógépek vagy televíziók, a parányi méretű készülékek igen sokat profitálhatnának létezésükből. Például okostelefonok, digitális zenelejátszók, sőt, akár vezetékmentes billentyűzetek akkumulátorainak működési idejét jelentősen kitolni képes tényezőkké válhatnak, vagy akár helyettesíthetik is az integrált telepeket. Elsősorban azért, mert - legalábbis Wang állítása szerint - a HONG-ok alkalmazása minimális többletköltséget eredményez. A cink-oxid hétköznapi anyag, a kész nanoszendvics pedig a félvezetőipar által már ma is ismert és használt eljárással előállítható (noha a professzor szerint némi finomításra, továbbfejlesztésre azért szükség van). Még akár olcsóbbá is teheti az adott eszközt, ha képes az akkumulátor - mint az egyik legköltségesebb elem - teljes kiváltására.

Áram, vezetékek nélkül: elektromosság a levegőben

Már az „önfenntartó” elektronikus eszközök ötlete is vonzó jövőt vetít előre, de, mint fent említettük, az energiaigényesebb készülékeknél ez a megoldás szóba sem jöhet. Ugyanakkor nem kell beletörődnünk a kábeldzsungelbe, ami uralja a nappalit a tévé, a DVD-lejátszó és a többi elektromos eszköz körül. Nikola Tesla úttörő kísérlete, melynek során a levegőben volt képes elektromosságot eljuttatni egyik helyről a másikra, anélkül, hogy az az élő szervezetre azonnali káros hatással lett volna, hamarosan megvásárolható termékekben bizonyíthat.

De mit is hozott tető alá száz évvel ezelőtt a nagy szerb? Rádióhullámok segítségével továbbított elektromosságot, igaz, közel sem tökéletes módon (ezirányú eredményei még mindig homályosak a tudomány számára). A 21. században többen folytatnak hasonló kísérleteket, ilyen például a Powercast nevű amerikai cég, mely szóról-szóra ugyanabban az irányban fejleszt, mint amivel Tesla is próbálkozott. Harry Ostaffe, a vállalat marketing-alelnöke kissé öntelten így nyilatkozott: „ott vesszük fel a fonalat, ahol Tesla abbahagyta”.

Az úgynevezett „power harvesting”, azaz energiabegyűjtés módszere a vállalat könyvméretű, Powercaster névre keresztelt adóját használja arra, hogy 1-3 wattnyi elektromosságot továbbítson a 915 MHz-es frekvencián keresztül. A fogadó oldalon ezt aztán egy chip (Powerharvester) nyeri ki a levegőből, átalakítva a rádiófrekvenciás energiát egyenárammá. Jelenleg két lapkát kínál a cég: az egyik kisebb, a másik nagyobb távolságok áthidalására használható, mindkét esetében alacsony, 4-5 voltos feszültségek használata mellett. Egyelőre az energiabegyűjtő megoldások csak mikro- és milliwattos teljesítményre képesek, amik még mobiltelefonok számára sem biztosítanak elegendő energiát, de például egy Kindle-féle elektronikuskönyv-olvasó számára már megfelelő alternatívát kínálhatnak.

A jövő azonban még nagy lehetőségeket tart e téren, főleg akkor, ha sikerül kitolni a megoldás hatótávolságát is. Jelenleg ugyanis mindössze 10-15 méternyit utazhat az energia a levegőben nagyobb veszteség nélkül, ennél messzebbre jelenleg nem küldhető el hatékonyan.

Természetesen nem a Powercast az egyetlen, amely RF-DC energiaátalakító technológiákon dolgozik. Például a japán Nihon Dengyo Kosaku rendszere egy speciális egyenirányító antennára támaszkodik. Ugyanakkor az amerikai vállalat szerint saját megoldásuk előnye annak fejlettségében rejlik: a Powercast chipje készen áll arra, hogy akár kereskedelmi forgalomban kapható termékekbe integrálják. Ezt is várja az idei évtől a cég: tervek szerint megjelennek az első olyan füstérzékelők, melyek energiatáplálása ezzel a módszerrel lesz biztosítva.

Öngyógyító akkumulátorok - igény szerint javítva

Mindenkinek ismerős a helyzet: évek óta használt, szeretett mobiltelefonunk, laptopunk már nem olyan, mint rég. Nem a karcok vagy a megkopott burkolati elemek okoznak fejtörést - hiszen ez csak esztétikai érzékünket borzolja, de munkavégzés szempontjából indifferens -, hanem a „szívük”, az őket tápláló energiatárolók elöregedésével nehéz kibékülni. Még nagyobb gondot okoz, ha egyszerűen tönkremegy az akku, mert például leejtettük a készüléket vagy rövidzár keletkezett benne.

Ilyenkor két lehetőség marad: vagy hozzászokunk a korlátozott mobilitáshoz - ami talán nem is olyan nagy áldozat egy főként asztali számítógép helyett használt, fix helyre telepített laptop esetén -, vagy nyugdíjba küldjük a telepet (szigorúan veszélyesanyag-gyűjtő helyen leadva). Nincs azonban választásunk, ha olyan készülékkel jártunk így, melynek akkumulátora fogyasztói szinten nem hozzáférhető (jellemzően az almás készülékeknél fordulhat elő ez a helyzet), szélsőséges esetben akár le is kell, hogy cseréljük az egyébiránt hibátlan terméket az energiatároló hibája miatt.

A Beckman Intézet Fejlett Tudomány és Technológia részlegének kutatói azonban teljes erőbedobással dolgoznak azon, hogy ez az áldatlan állapot sokkal később keserítse meg a felhasználó életét. Az Illinois-i Egyetem kampuszának szakemberei, Scott White professzor vezetésével az akkumulátorok élettartalmának kitolásán fáradoznak. White és csapata ugyanis rájött, miként lehet létrehozni egyfajta önjavító akkut, amely akár a felhasználó tudomása nélkül is képes helyrehozni az önmagában keletkezett strukturális károkat.

De milyen károk jöhetnek létre egy akkumulátorban? Nos, a katódról az anód felé haladó elektronok hozzák létre az elektromosságot az adott eszköz működtetésekor, ennek a folyamatnak a megfordítása jelenti a telep töltését. Idővel azonban az akkumulátor cellái sérülhetnek, rövidzárat létrehozva, ami lecsökkenti a kapacitást, vagy akár tönkre is teheti az energiatárolót.

Az amerikai kutatók rájöttek, hogy ha a katódot „ragacsos”, gallium-indium ötvözetből álló mikrogömböcskékkel vonják be, akkor az megoldást jelenthet erre a problémára. A gömböcskék szétnyílnak, ha fizikai hatás - például az eszköz leejtése - vagy túlmelegedés éri őket. Tartalmuk ezzel szabaddá válik, ami egyfajta önjavító mechanizmusként szolgál, vázolta fel röviden White az elvet. A gallium-indium gyorsan kitölti a sérülés okozta réseket, az akkumulátor működése pedig alig 40 mikroszekundum alatt helyreáll.

Sajnos egyelőre csupán egyetlen „dobása” van a balkezes felhasználónak: ha másodszor is leejti készülékét, akkor a már korábban szétnyílt mikrogömböcskék nem segíthetnek a komoly károk elhárításában. Az amerikaiak így most azon dolgoznak, hogy többféle különböző anyag beépítésével megnöveljék az „öngyógyítások” számát. Ha sikerrel járnak, akkor megdöbbentő mértékben lehet majd kitolni az energiatárolók élettartamát. Napjaink átlagos akkuja 100-150 töltést és kisütést „él át” évente, ilyen tempó mellett nagyjából 2-3 évet bír ki. A fent ismertetett eljárással kezdetben akár 5-6, a technológia fejlődésével pedig akár 10 évre is növelhető ez az idő. Sajnos egyelőre még mindig a kutatólaboratóriumok vendégszeretetét élvezi a metódus, kereskedelmi megjelenésére a következő egy-két évben kevés az esély.

Számítógép-vezérlés idegi alapokon

Hiába fejlődött robbanásszerűen az elmúlt évtizedekben a számítástechnika, az emberi agy még mindig nagyságrendekkel jobb az összetett feladatok megoldásában. A két rendszer összekapcsolása ugyanakkor igen komoly kihívást támaszt a kutatók számára. Éppen ezért a mai kezelőfelületek jellemzően még mindig grafikusak, egér és billentyűzet, illetve az elmúlt egy-két évben egyre inkább érintésérzékeny beviteli lehetőségek mellett.

De talán már mindenki eljátszott a gondolattal, milyen lenne pusztán elménk által vezérelni számítógépünket, okostelefonunkat, otthoni médialejátszóinkat, tévéinket. Noha mindez egyelőre inkább sci-fi, mintsem valóság, az optimista becslések szerint nem kell emberöltőket várni valóra válásáig. Elég csak az olyan kísérletekre gondolni, melyek során a fejre helyezett agyszkennerekkel már egyszerűbb vezérlési lehetőségeket végre lehet hajtani, illetve említést érdemelnek a szintén „gondolati úton” irányítható művégtagok is.

Ahhoz, hogy pusztán agyunk révén tudjunk kommunikálni számítógépes rendszerekkel, ki kell tudni olvasni az agyi tevékenységekhez kötődő bioelektromos változásokat. Ezek feltérképezését végzik a Pittsburgh-i Egyetem és a Carnegie Mellon Egyetem kutatói a NeuroSys nevű projekt égisze alatt. Önkénteseket fektetnek funkcionális mágneses rezonanciára alapuló képalkotó (fMRI) gépekbe, és arra kérik őket, hogy gondoljanak bizonyos szavakra, mint például „keresés” vagy „kutya”. Az idegi tevékenység során egyes agyterületek aktívabbá válnak, amit az fMRI gép képes kiolvasni. Ezeket a mintázatokat egy számítógépes program révén „át tudják fordítani”, vagyis egyfajta ember-gép, gép-ember szótárat hoztak létre.

Jelenleg ezer szavas szókinccsel bír a program, és ezekből egyszerűbb mondatokat is tud alkotni. Noha mutatkozik eltérés a mintázatokat illetően a vizsgálati alany személyes hátterével összefüggően (nyelvjárás, életmód stb.), mégis, átlagosan körülbelül 90 százalékos pontosságot lehet elérni vele, dicsekedtek a projekt kutatói. A legnagyobb gond azonban nem is a relatíve kicsi pontatlanságban rejlik, hanem abban, hogy mindehhez egy több millió dollárba kerülő agyi szkennerre van szükség, ami értelemszerűen drasztikusan limitálja a program kiterjesztésének lehetőségeit.
G.tec Intendix

A jövőben tehát az érzékelőtechnológián kell dolgozni, ha sikerre akarjuk vinni az emberi elme olvasásának képességét: olcsóbbá és sokkalta kisebbé kell tenni a szenzorokat. Ez az ugrás nincs is olyan messze: léteznek már olyan kisméretű EEG-k (elektroenkefalográf), melyek az fMRI képességét hozzák kicsiben, egy headsetbe vagy sapkába integráltan. Az idei Cebiten ilyen készüléket mutatott be az osztrák G.tec: Intendix nevű rendszere voltaképp egy EEG fejfedőre és egy Windows-os PC-re írt szoftverre alapul. Általa - és némi tréning után - lehetővé válik a gépelés, elegendő pusztán a kívánt betűre, számra gondolni.

Ugyanakkor még van hova fejlődni: percenként mindössze öt karaktert képes feldolgozni a 12 ezer dollárba kerülő rendszer. Az irány azonban jó, hiszen már két nagyságrenddel olcsóbban és sokkal kompaktabb formában lehet eredményeket elérni egy fMRI géphez képest.