Een verbouwde gameboy van onderzoekers aan de TU Delft valt elke tien seconden uit. Dat is niet gek, want de draagbare spelcomputer heeft geen batterij. Hij oogst zijn stroom uit kleine zonnepanelen en het indrukken van de knoppen. De bijzondere spelcomputer is bedoeld als onderzoeksplatform.
Bij het spelen met deze gameboy zul je waarschijnlijk al snel geïrriteerd raken. Elke tien seconden – bij zonnig weer – houdt het ding er namelijk een of twee tellen mee op. Daarna gaat het beeldschermpje weer aan en ga je verder waar je was gebleven.
Uitvallen
Lekker spelen was dan ook niet het doel van de onderzoekers van de TU Delft die de gameboy bouwden. Ze ontwikkelden deze bijzondere spelcomputer, ENGAGE genaamd, om onderzoek te doen naar batteryless intermittent computing, een vakgebied dat zich richt op computers die steeds even mogen uitvallen, maar toch hun werk kunnen doen.
Daar zit een streven naar duurzaamheid achter. We zijn een wereld aan het inrichten met steeds meer computers, groot en klein (ook allerlei sensoren worden hiertoe gerekend). Die moeten allemaal een batterij hebben om te kunnen functioneren en dat is op termijn niet meer houdbaar. ‘Batterijen zijn lomp, onveilig en kunnen impact hebben op de omgeving’, zei universitair docent Przemyslaw Pawelczak eerder in een artikel. Een batterij is chemisch afval, en wil je niet in de natuur laten eindigen.
Zonlicht, radiogolven of beweging
Daarom doen wetenschappers onderzoek naar systemen die zonder batterij kunnen. Die halen hun elektrische energie bijvoorbeeld uit zonlicht, radiogolven, warmte of beweging. Het oogsten van energie uit de omgeving was al wat langer bekend van kleine sensoren (lees: ‘Pacemaker haalt energie uit beweging’), maar nu hebben Pawelczak en collega’s op deze manier een heel computersysteem gebouwd.
De stroom die deze gameboy nodig heeft, komt van kleine zonnepanelen op de voorkant van het ding. Aanvullend wekt ook het indrukken van de knoppen tijdens het spelen een klein beetje stroom op. Dat kan bijvoorbeeld met behulp van piëzoelektrische materialen; dit zijn materialen die een elektrische spanning genereren als ze worden vervormd.
Tien seconden spelen
Al met al is dit nog niet voldoende om de spelcomputer onafgebroken te laten werken. Op een zonnige dag kun je een seconde of tien spelen, waarna de gameboy even een seconde lang uitvalt. Vervolgens gaat het spel exact verder waar je was gebleven.
Dit klinkt wellicht logisch, maar dit had nog heel wat voeten in de aarde. Pawelczak en collega’s ontwikkelden een nieuwe techniek om de staat van het systeem zo efficiënt mogelijk naar het permanente geheugen te schrijven. En weer terug naar het werkgeheugen zodra er weer voldoende energie is om de gameboy op te starten. De speler hoeft hierdoor zijn spelletje niet meer op de traditionele manier te ‘saven’.
Een bijkomend nadeel is dat er te weinig stroom wordt opgewekt om ook nog geluid te leveren. Blijkbaar kosten de geluideffecten in een spelcomputer behoorlijk wat energie.
Minder afhankelijk van batterijen
Uiteindelijk hebben de Delftse onderzoekers – samen met collega’s van Northwestern University in de Verenigde Staten – de gameboy niet gemaakt om een fijne spelcomputer te hebben. Ze willen het platform gebruiken om onderzoek mee te doen én om te laten zien welke onderzoeksvragen er nog zijn rond intermittent computing.
Wellicht het belangrijkste motief is om minder afhankelijk te worden van batterijen. Die dingen zijn duur, slecht voor het milieu en ze moeten uiteindelijk worden vervangen om te voorkomen dat hele apparaten op de afvalberg eindigen.
Op dit moment is het onderwerp intermittent computing nog klein binnen het vakgebied van de computerwetenschappen, vertelde Pawelczak eerder, met rond de tien onderzoeksgroepen die eraan werken. Maar er komt steeds meer belangstelling voor. ‘Onze vakgenoten beginnen in te zien dat dit een erg interessant en oplosbaar probleem is, met in potentie een grote impact.’
Foto's Marcel Krijger
Video TU Delft
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.