De Wet van Moore die mogelijk hapert? Dat boeit maar weinig mensen. De enorme rekenkracht die ons draagbaar ter beschikking staat, wordt veel meer gehinderd door gebrek aan batterijvermogen. Microsoft werkt aan een aparte oplossing.
De trend van ‘software-defined’ bereikt een nieuwe fase van ver bereik. Na fundamentele ict-terreinen als storage, netwerken en complete datacenters komt de notie van softwaregestuurde hardware nu aan bij mobility. Onderzoekers van Microsoft hebben de zoektocht naar betere batterijen omgedraaid: zij werken aan een betere computer voor bestaande batterijtechnologie.
Taakgerichte batterijen
Het idee van software defined batteries (sdb) is dat een mobiel apparaat, zoals een laptop of tablet, wordt gebouwd met verschillende soorten batterijen aan boord. Elk van die accu’s is dan geoptimaliseerd voor een bepaalde taak. Aan de stroombeheersoftware is dan de schone taak om de beste batterij aan te spreken voor een bepaalde gebruiksvorm. Dit is grofweg vergelijkbaar met hoe een grafische processor (gpu) beter valt in te zetten voor bepaalde taken dan een centrale processor (cpu). Of hoe een aparte cryptochip beter is in het versleutelen van data. Of langer geleden: hoe een co-processor beter was in floating point berekeningen.
In tegenstelling tot die rekenhardware is de vooruitgang in batterijvermogen veel minder snel gegaan. Voor chips geldt nog altijd de Wet van Moore die postuleert dat het aantal transistors op een chip grofweg elke twee jaar verdubbelt. In de praktijk komt dit tot op heden neer op een verdubbeling van het prestatieniveau van chips. ‘Het prestatieniveau van batterijen valt op vele verschillende manieren te evalueren’, schrijven de Microsoft-onderzoekers in hun technische paper (pdf), ‘maar ongeacht welke metric we bekijken, het heeft meer dan tien jaar geduurd om de performance te verdubbelen.’
Gebruiksanalyse en -prognose
De crux in Microsofts accu-aanpak is dat de software voor energiebeheer samenwerkt met het besturingssysteem om uit te vogelen of de gebruiker gewoon Word-documenten leest of videobestanden bewerkt. Daarnaast past het systeem machine learning toe om gedragspatronen van gebruikers te voorspellen zodat het batterijgebruik daarvoor valt te optimaliseren. Dit betreft niet alleen het verbruik, maar ook het (snelle) opladen.
‘Het systeem kan bijvoorbeeld zien dat de gebruiker zijn tablet elke dag rond kwart voor drie aansluit op het stopcontact en dan elke dag om drie uur een lange Powerpoint-presentatie geeft’, legt Microsoft uit in een blogpost. ‘Dit betekent dat de computer klaar moet staan om op dat tijdstip snel op te laden zodat de gebruiker door die middagvergadering kan komen (op de acculading – red.).’ Een ander voorbeeld is Word- en mailgebruik overdag en websurfen of videostreamen tijdens de avondspits. De uit te voeren batterij-optimalisaties zijn uniek per gebruiker.
Bestaande batterijtech beter benutten
Op de langere termijn kan dit onderzoekswerk voor software-defined accu’s verder gaan dan alleen laptops en tablets, stellen de onderzoekers. Zij voorzien toepassing in smartphones, maar ook in auto’s en andere dingen die batterijen gebruiken. Het doel is het benutten van de voordelen van verschillende soorten batterijen die al zijn uitgevonden, in plaats van te blijven wachten op de uitvinding van de ultieme batterij, zegt onderzoeker Ranveer Chandra.
De Microsoft-ingenieurs presenteren hun gezamenlijke werk met academische onderzoekers op het ACM Symposium on Operating Systems Principles (SOSP’15) dat deze week plaatsvindt in Monterey (Californië).
