Mesterséges Intelligencia
A kutatók nagy teljesítményű mikroprocesszor algával, fénnyel és vízzel
A Cambridge-i Egyetem kutatói lenyűgöző teljesítményt értek el a mikrofeldolgozás területén. A csapat egy széles körben elterjedt algafajt használt a mikroprocesszor egy éven keresztül történő folyamatos működtetésére, és ezt csak környezeti fénnyel és vízzel tették. Az új rendszer megbízható és megújuló módszer lehet a kisméretű eszközök táplálására.
A kutatás a folyóiratban jelent meg Energia- és környezettudomány.
Kis rendszer algákkal táplálva
A rendszer méretében egy AA elemhez hasonlítható, és egyfajta nem mérgező algákból áll. Synechocystis. Ez az alga természetesen a nap energiáját gyűjti be a fotoszintézis folyamata révén, amely apró elektromos áramot hoz létre, amely kölcsönhatásba lép az alumínium elektródával. Ez teszi lehetővé az algák számára, hogy egy mikroprocesszort tápláljanak.
A rendszer olcsó és többnyire újrahasznosítható anyagokból épül fel, ami azt jelenti, hogy több százezer alkalommal reprodukálható, és sok kis eszközt is elláthat a dolgok internetén (IoT) belül. A csapat szerint ez a rendszer hálózaton kívüli helyzetekben vagy távoli helyeken is használható, kihasználva a kis mennyiségű energiát.
Christopher Howe professzor, a Cambridge-i Egyetem Biokémiai Tanszékéről a tanulmány vezető szerzője.
„A dolgok növekvő internetének egyre több energiára van szüksége, és úgy gondoljuk, hogy ennek olyan rendszerekből kell származnia, amelyek képesek energiát termelni, ahelyett, hogy egyszerűen tárolnák, mint az akkumulátorokat” – mondta Howe professzor. „A fotoszintetikus eszközünk nem úgy merül le, mint az akkumulátor, mert folyamatosan fényt használ energiaforrásként.”
A rendszer felépítése és tesztelése
A csapat által végzett kísérlet során az eszközt egy Arm Cortex M0+, az IoT-eszközökben gyakran használt mikroprocesszor táplálására használta. Otthoni környezetben és félig kültéri körülmények között, természetes fény mellett és az ezzel összefüggő hőmérséklet-ingadozások mellett a kutatók hat hónapos folyamatos áramtermelés után szilárd eredményekre jutottak.
Dr. Paolo Bombelli, a Cambridge-i Egyetem Biokémiai Tanszékéről a cikk első szerzője.
„Lenyűgözött bennünket, hogy a rendszer milyen következetesen működött hosszú időn keresztül – azt hittük, néhány hét múlva leállhat, de csak ment” – mondta Dr. Bombelli.
A rendszerben használt algafajták nem igényelnek táplálást, mivel a fotoszintézis során saját táplálékot állítanak elő. Annak ellenére, hogy a fotoszintézishez fényre van szükség, az eszköz sötét időszakokban is képes energiát termelni. A csapat szerint ennek az lehet az oka, hogy az algák táplálékuk egy részét fénytelen körülmények között dolgozzák fel, ami segíti az elektromos áram előállítását.
Mivel IoT-eszközök billióinak lítium-ion akkumulátorokkal való táplálása rendkívül nem praktikus, és a hagyományos fotovoltaikus eszközöket veszélyes anyagok felhasználásával készítik, amelyek károsítják a környezetet, az új fejlesztésnek nagy következményei lehetnek a területen.
A kutatás az egyetem és az Arm, a mikroprocesszorok tervezésében vezető cég együttműködése volt. Az Arm Research feladata volt az Arm Cortex M0+ tesztchip fejlesztése, az alaplap felépítése, valamint a kísérletekben az adatgyűjtő felhő interfész beállítása.
