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机科技:聊聊手机处理器的仿生学
  • 2014-1-26 15:37:07
  • 类型:原创
  • 来源:电脑报
  • 报纸编辑:王诚
  • 作者:
【电脑报在线】人类的科技灵感很多都来自于对于大自然的模仿,也就是我们常说的仿生学。那么现在我们最离不开的随身设备——智能手机中采用的处理器,是否也模仿了某种生物的特性?例如现在的手机处理器都带有自动调频的节能功能,这与自然界生物的什么特性比较相似呢?让我们一起来研究一下这个有趣的话题。


    ARM提出的big.LITTLE架构则与变温动物有选择性地利用热量更为接近。big.LITTLE架构采用四核A15+四核A7的“大小核”组合来实现高性能与节能两种不同需求的动态变换,而前面例子中讲到的棱皮龟、箭鱼以及鲨鱼、金枪鱼等都会根据实时的需要给自己身体进行额外供能,并表现在体温的变化上。
    不过,变温动物更“节能”并不表示它们的体力不如恒温动物。在三十年前,加州大学的动物学家阿尔贝-贝内特 (AlbertBen-nett)和俄勒冈州大学的艾尔文(Irvine)和约翰-鲁本(JohnRuben)发现哺乳动物和鸟类比其它动物有更强的有氧代谢能力,能为肌肉提供更多的氧气,而且能够维持较长时间的消耗,从而得出“较高的氧代谢能力不可避免地导致较快的新陈代谢”这一很有争议性的结论,套在手机处理器方面,这意思就是指性能越高,电能消耗越快。
    但是,很多学者表示这个观点并不准确,实际上有氧能力取决于心血管系统和肌肉的发达程度,而静止代谢率则主要取决于大脑和内脏器官,身体总的能源消耗是由这两部分组成的——巨蜥的氧代谢能力很高,但静止代谢率确很低。那么把这个理论再套到处理器上,就很奇妙了,处理器中各种单元模块,就好比与静止代谢率相关的“器官”,如果能有一些技术让它们在保持数据的时候消耗更少的电能,就相当于降低了处理器的“静止代谢”,这就可以让处理器“动”的时候活力十足,“静”的时候更加节能——而这样的技术就是更先进的制程工艺,比如骁龙800采用的28nm HPM工艺。
    

“恒温”模式延长续航



利用人体温度为设备充电的短裤与睡袋

    既然手机处理器“冷血”的特性能让它更为节能,但如果能让它一直有足够的能源供应不是更好?在这里甚至可以利用一些恒温动物的特性——吸收恒温动物持续散发的热量来提供能源。
    英国沃达丰公司和南安普敦大学研制了一种装置,可通过牛仔短裤和睡袋获取人体热量,实现为手机充电的功能。这种装置基于“塞贝克效应”采集人体热能,可以临时性充电。在这样的睡袋使用的织物材料中配备的热电组件能够监控温度变化情况,里面的“功率毯”模块包含聚合物膜和两个半导体,受热时能够产生电能。
    沃达丰公司表示,未来当人们穿着充电短裤行走或者跳舞时,通过人体能量便能为手机充电长达4个小时,同时,人们入睡之后,利用睡袋也能对手机充电11个小时。
    实际上,在智能手机的发展过程中,科学家们从大自然的神奇创造中获得的灵感并不止这些,将来也有更多的仿生设计出现在与我们生活息息相关的智能手持设备上,彻底改变我们的未来。
本文出自2014-01-27出版的《电脑报》2014年第04期 D.智能手机
(网站编辑:pcw2013)


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