Polskie Forum Bezpieczeństwa

Wiedza, Niezależność

19 kwietnia 2015

„Greafenowy Power Pack – fizjolityczny* aspekt zastosowań mobilnych”

W czasach, gdy wydajność staje się kwantyfikacją poprawy efektywności, karierę robią rozwiązania służące pozyskiwaniu energii, jej gromadzeniu i przechowywaniu przez długi czas. Tutoriale, czyli przewodniki jak w optymalny sposób „wycisnąć” z mobilnego urządzenia garść nowinek lub „pseudo” ułatwień, wciągają swych użytkowników w pułapkę wyczerpania się baterii urządzenia. Akcesoria typu „automatyzacja w telefonie”, „życie łatwiejsze dzięki tagom NFC”, „zarządzanie z mapami w trybie offline”, czy „wyznaczanie tras pieszych wędrówek w aplikacji mapy”, stanowią element nieodzownej gry operatora aplikacji ze swoją „ofiarą” – posiadaczem smartfona.

Ten nowy wymiar realizacji mobilnych potrzeb w przemyśle nanotechnologii doprowadził do konfliktów o charakterze zbrojnym i eskalacji napięć w polityce międzynarodowej. Tantal – bo o nim na wstępie jest mowa, przyczynił się do niebywałego rozwoju elektroniki. Umożliwia bowiem produkcję kondensatorów, koniecznych do realizacji projektów w telekomunikacji i przemyśle zbrojeniowym. Jest on wszechobecny, od układów sterujących i naprowadzających pociski rakietowe, poprzez poszycia promów kosmicznych, pancerze czołowe czołgów, po wszechobecne odtwarzacze mp3, smartfony, laptopy i konsole do gier. Światowi gracze na rynku koltanu (surowca do produkcji tomtalu): Kanada, Brazylia, Australia, pomimo wprowadzenia zakazu eksploracji kongijskich złóż przez ONZ i organizację Global Witness. sprawnie manewrują pożądanym bogactwem, wpisując się w niechlubną statystykę wymienianą w raportach. Posługiwanie się technologią mobilną wymaga cyklicznych doładowań, co w sumie prowadzi do zwiększenia deficytu energetycznego baterii, wymienionych wcześniej urządzeń i niezadowolenie klientów. Będąc w podróży służbowej, na wypoczynku wraz z rodziną w górach, czy np. spływie kajakowym, wielokrotnie „zderzamy” się z pojęciem tzw. „padłej baterii”. Jeżeli mamy możliwość doładowania – stworzenie przesłanek do braku zapewnienia sobie i najbliższym bezpieczeństwa nam nie grozi, ale?... Dostępne na rynku „mini banki” energii z akumulatorami od 1000 ÷ 2000 mAh, pozwalają nam jedynie na awaryjne podładowanie smartfona. W sytuacjach gdy konieczność pracy z urządzeniem mobilnym jest wymagana – np. misja naukowa w rejonie podwyższonego ryzyka, konieczna jest moc doładowania w przedziale 5000 ÷ 10 000 mAh (tj. dwu, trzykrotne doładowanie smartfona).

Opisany stan rzeczy można określić mianem praktycznego działania służącemu poprawie efektywności. Analiza danych za pośrednictwem istniejących aplikacji mobilnych – ponad 200 rozwiązań (źródło PC FORMAT „top Apps” 1/2014) w połączeniu z rozwijanymi od dziesięcioleci technologiami pomiarowo – badawczymi, które nosimy na sobie, spowodowało powstanie nowej dziedziny nauki, jaką jest FIZJOLITYKA. Każdorazowe sprawdzenie informacji za pośrednictwem urządzenia mobilnego wymaga wykonania pewnej sekwencji (np. wprowadzenia hasła), powstają zatem relacje, których oceną zajmuje się wyżej wymieniona dziedzina.

„Fizjolityka* polega na powiązaniu noszonych przez ludzi urządzeń pomiarowych z analizą danych i kwantyfikacją informacji zwrotnych”. (źródło H. J. WILSON, Harvard Business Review 03/2014). Powstaje w ten sposób uzasadniona obawa o zakres preferencyjnych poziomów zasilania baterii, całego arsenału czujników, które tworzymy w celu analizy wielkiego zbioru danych, jakim jest ludzki organizm. Jego właściwy odczyt w czasie rzeczywistym umożliwia procesor powiązany ze sprawnym bądź wyładowanym akumulatorem lub baterią. Rozwój nowej gałęzi nauki zainicjowany został, w moim przekonaniu, z uwagi na wykształcenie się dwóch trendów:

 

1)      dynamiczny rozwój nanotechnologii używanych w urządzeniach dedykowanych do noszenia na sobie, np. czujniki instalowane w obuwiu lub bransoletki za pośrednictwem których możemy mierzyć wiele danych fizjologicznych naszego organizmu (np. ciśnienie, tętno),

2)      zainteresowanie analizą i tworzeniem obszernych zbiorów danych (np. BIG DATA).

W aspekcie wymienionych uwarunkowań i rozwiązań technologicznych uzasadnione jest pytanie do jakiego poziomu skali integracji pozwolą nam się rozwinąć ograniczenia wynikające z możliwości zasilania tych niebywale potrzebnych urządzeń. Pomysł konstrukcji czujników monitorujących funkcje życiowe noszonych na i w ubraniu zapoczątkowała technologia pomiarowa w latach 60-tych ubiegłego wieku mająca zastosowanie przy pomiarach telemetrycznym NASA. Kolejne dekady służyły jedynie rozwijaniu projektowanych narzędzi umożliwiających zwiększenie wydajności pracy i ocenę parametrów weryfikowanych urządzeń w danym miejscu bez konieczności transportu modułów maszyn. W celu lepszego zrozumienia zagadnienia pozwolę sobie zacytować krótki rys historycznych zastosowań:

1982 r. – urządzenie do pomiaru tętna firmy POLAR,

1991 r. – VUMAN1 (naskroniowe urządzenie do przeglądania projektów budowlanych),

1994 r. – naręczny komputer (urządzenie z klawiaturą do analizy danych w miejscu naprawy),

2006 r. – NIKE+ (czujnik pomiaru tempa biegu i odległości),

2009 r. – zakładany na głowę elektroencefalograf EEG (analiza kreatywności i  aktywności                                                                                         fal mózgowych).

Reasumując rozważania, mamy do czynienia ze zjawiskiem monitorowania jednostki ludzkiej – pracownika w aspekcie oceny efektywności w funkcji analizy procesów życiowych. Korelacje z rozwiązaniami zastosowanymi w projekcie Polskiego Holdingu Obronnego – „Żołnierz”, którego podstawą jest efektywne zachowanie się pojedynczego żołnierza na interaktywnym teatrze działań są przy tym oczywiste.

Mimo właściwych kierunków rozwoju, nowe technologie niosą często nowe frustracje. Wymienione wcześniej urządzenia mobilne, czy też pomiarowe, mają tendencję do ogromnego „apetytu” na energię. Wyzwanie to wymaga natychmiastowego rozwiązania. Tworzenie nowych energochłonnych technologii mobilnych bez ich implementacji systemowej – w krótkim czasie może doprowadzić do zwiększenia ryzyka matematycznych analiz, błędnie rozwiązanych z uwagi na niewystarczające zasilanie. Tradycyjne rozwiązania, w których energia jest magazynowana dzięki reakcjom chemicznym w projektach związanych z zapewnieniem cyberbezpieczeństwa nie znajdują, w mojej ocenie, zastosowania. Ogniwa chemiczne - co prawda - posiadają dużą pojemność, ale ich wadą jest wolne działanie i długotrwały proces ładowania. Odwrotnie wygląda sytuacja, kiedy mówimy o tzw. „superkondensatorach”. W ich przypadku ładunek elektryczny uzyskujemy dzięki zjawiskom fizycznym. Ładują się i rozładowują błyskawicznie, jednak ich pojemność, póki co jest wielce dyskusyjna.

Pomysłów na rozwiązanie problemu jest kilka. W swoich rozważaniach pragnę zwrócić uwagę na tzw. „nanokropki” oraz hit, jakim może być superkondensator grafenowy, którego specyficzna forma w postaci ultracienkiej taśmy elastycznej jest już w kraju produkowana. Wracając do „nanokropek” – są to kryształy długości zaledwie dwóch nanometrów wytwarzane z surowców organicznych. Można ich użyć nie tylko do zwiększenia pojemności baterii, ale także ulepszenia innych elementów elektronicznych, tj. wyświetlaczy lub modułów pamięci. „Nanokropki” w dotychczasowo rozwijanej technologii być może spowodują, że elektronika będzie pozbawiona toksycznego kadmu. Inny kierunek to technologia oparta na supercienkiej warstwie składających się z atomów alotropowej odmiany węgla – zwanej „grafenem”. Wiele takich warstw można spakować w małej objętości i użyć ich do zmagazynowania energii. Możliwość połączenia zakrzywionego, elastycznego wyświetlacza z elastyczną, dającą się zakrzywić baterią zapewne na przełomie przyszłego roku pozwoli na osiągnięcie kilkukrotnego przyspieszenia postępu prac nad rozwojem wielu projektów w technologii mobilnej IT. Zaawansowane prace trwają m. in. w University of California w Los Angeles oraz w Monash University w Australii.