Credit:Northwestern University去年，来自西北大学和代尔夫特理工大学(TU Delft)的计算机工程师推出了世界上第一款无电池游戏男孩(Game Boy)，它既能收获太阳能，又能从按键捣碎中获取用户的动能，为无限的游戏寿命提供动力。同一个t eam现在引入了一个新的平台，使制造商、爱好者和新手程序员能够构建自己的无电池电子设备，以间歇、收获的能量运行。
该系统名为BFree，包括能量收集硬件(BFree Shield)和抗电源故障版本的Python，Python是最容易访问和使用最多的编程语言之一。用户需要的只是对Python的基本理解，以便快速轻松地将任何自己动手(DIY)的智能设备转化为无电池版本。有了这项技术，新手程序员现在可以把他们自己动手做的电池供电的运动传感器，例如，变成一个无限寿命的太阳能传感器。
这项研究实际上是在泛在计算的首要会议UbiComp 2021上发布的。用户可以在GitHub上找到如何构建和使用新技术的说明。
“问错了问题”
“现在，业余爱好者几乎不可能开发无电池硬件的设备，所以我们想让我们的无电池平台民主化，”共同领导这项工作的西北大学的乔赛亚·海斯特说。“互联网上的制造商都在询问如何延长设备的电池寿命。他们问错了问题。我们希望他们忘记电池，转而考虑更可持续的能源生产方式。"
“制造商群体通常对快速部署他们的设备更感兴趣，这种快速并不总是与可持续发展相匹配，”与海丝特共同领导这项工作的TU Delft的Przemyslaw Pawelczak说。“我们想设计一个可行的产品，能够连接这两个世界。”
海丝特是西北大学麦考密克工程学院电气和计算机工程及计算机科学的助理教授。他也是艾伦·k .和约翰尼·科德尔·布赖德设计学院的初级教授。Pawelczak是TU Delft嵌入式和网络系统组的助理教授，他领导可持续系统实验室。他们的团队包括博士候选人维托·科特贝克、阿布·贝克和斯特凡尼·克鲁兹。
制造商运动的电池问题
制造商运动是DIY文化的一个专注于技术的延伸，由不同的发明家、设计师和计算机程序员组成，他们为电子设备构建自己的硬件和软件，包括运动传感器、显示器、致动器等。结合云计算，开发快速、廉价和互联设备的能力使物联网成为可能。这些DIYers制造了从家庭自动化设备到气象站的所有东西，以及介于两者之间的所有东西。
虽然越来越多的人能够制造和编程设备，为技术带来了令人兴奋的未来，但海斯特、帕韦尔扎克和他们的团队被将要使用的电池数量所吓倒，最终被填埋。
“许多人预测，我们将在这个物联网中拥有一万亿台设备，”海丝特说。“这意味着每隔几分钟就有一万亿个没电的电池或1亿人更换一个没电的电池。这给环境带来了可怕的生态代价。相反，我们所做的是真正把权力交给人民。我们希望每个人都能以更可持续的方式轻松编程设备。”
用户看不见
但是简单地放弃电池并不像听起来那么简单。当设备绕过电池，转而依靠能量收集时，电源不再是恒定的。例如，如果太阳在云层后面，那么太阳能可能会暂时中断。
有了BFree，研究人员解决了这个问题。这项技术使设备能够以间歇的能量持续运行。当电源中断时，BFree暂停计算。当电源恢复时，它会自动从停止的地方恢复，而不会丢失内存，也不需要在重新启动之前运行一长串操作。这不仅节省了能源，该技术对用户来说也比传统程序更直观，传统程序会丢失断电前发生的所有记忆，需要从头开始重新启动。
为了让这个过程对用户友好，研究人员用软件编写了BFree代码，为无电池设备解释Python程序。用户只需将BFree Shield连接到adafocus Metro M0制造商平台(或稍加修改以与其他基于CircuitPython的平台配合使用)，然后按照他们通常的方式对设备进行编程。BFree软件负责其余部分，允许程序在没有电池的情况下运行——完全由收获的能量运行——并在断电时持续运行。
“我们想让最终用户完全看不见它，”Kortbeek说，他是Pawelczak团队的博士候选人。“因此，我们试图保持设备的原始体验不变，而用户看不到我们如何更改软件来解释Python文件以实现无电池技术。”
“现在每个人都可以建造和编程智能的、可持续的设备，”海丝特说。“这使得泛在计算的未来愿景更加可持续、有用和环保。”
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