Мы весь день смотрим в экраны. ЖК-панели, светодиодные и плазменные дисплеи — мы даже не задумываемся о них. А как же бумага? Бумага — это древнейшая технология отображения информации. Изобретенная в Китае около 105 года н.э., она не просто изменила способ записи информации; она демократизировала знания. До появления бумаги книги представляли собой шелковые свитки. Дорогие. Тяжелые. Доступные только богатым. Грамотность оставалась нишевым навыком.
Сегодня мы потребляем около 280 миллионов тонн бумаги в год. Это эквивалентно 56 триллионам листов стандартной офисной бумаги формата Letter с покрытием. Попробуйте прожить один такой день. У вас не получится.
Бумага по-прежнему превосходит ноутбук по портативности. Она стоит копейки. Не требует электричества. Но есть и недостатки. Вы не можете редактировать напечатанный текст. Вы не можете носить 10 книг в кармане. Ученые наконец закрыли этот пробел с помощью электронной черни, технологии, которая обещает заменить статичные страницы цифровой гибкостью.
Зміст
Как работает электронная чернь
Главная проблема бумаги — ее постоянство. Когда чернила вступают в контакт с волокнами, они остаются на месте. Электронная чернь переворачивает этот принцип. Она использует микрокапсулы, заполненные заряженными частицами, взвешенными в жидкости. Когда вы прикладываете электрическое поле, частицы перемещаются. Белые частицы поднимаются вверх. Черные опускаются вниз. Вы получаете четкий текст. Разборчивый текст. Текст, который можно изменить.
Это уже не научная фантастика. Она существует в электронных книгах. Она есть на полках.
«Бумага не требует внешнего источника питания. Однако есть некоторые ограничения. Слова, напечатанные на бумаге, нельзя изменить.»
Почему это важно для обычных пользователей
Вам может быть не важна физика микрокапсул. Вам важно носить с собой свою библиотеку. Представьте себе тонкое устройство, которое может вместить тысячи книг. Больше не нужно таскать тяжелые коробки. Больше нет проблемы нехватки физического пространства для полок.
Фактор стоимости также огромен. Производство экранов на основе электронной черни в больших масштабах дешевле, чем традиционное производство бумаги. Покупка книг в цифровом виде устраняет затраты на печать, доставку и хранение. Цены снижаются.
Но дело не только в книгах. Давайте подумаем о этикетках. Ценовых бирках в магазине. Обновлении цифровой рекламы удаленно. Электронная чернь не излучает свет. Она отражает свет, как бумага. Это означает, что ее можно читать даже при прямом солнечном свете. Ваши глаза не устанут. Читайте часами, не беспокоясь о подсветке ЖК-экрана.
Ограничения «постоянной» оцифровки
Идеально ли это? Нет. У электронной черни есть задержка. Скорость обновления очень медленная. Вы не можете смотреть видео. Это не телевизор. А как насчет текста? Статических данных? Она превосходит планшет. Лучше, чем телефон. Она ощущается как бумага, но ведет себя как код.
Мы отходим от идеи, что экраны нуждаются в подсветке. Мы движемся к дисплеям, которые имитируют среду, на которую люди полагались на протяжении 2000 лет. Просто с возможностью изменять содержимое.
Как работает дисплей на электронных чернилах
Компании Cambridge’s E Ink и Palo Alto’s Xerox конкурируют за создание идеальных электронных чернил, и результат оказывается обманчиво простым. Когда вы капаете жидкостью на поверхность, она работает как обычные чернила. Но если присмотреться, физика процесса полностью меняется. Секрет кроется в трёх специальных компонентах, которые позволяют этим веществам перестраиваться по команде.
Каждая капля содержит миллионы микроскопических капсул. Эти полости заполнены маслянистой жидкостью. В этой жидкости взвешены окрашенные частицы с отрицательным зарядом. При подаче напряжения эти частицы начинают двигаться.
Как электронные чернила создают изображения для гибких экранов
Представьте себе цифровую книгу. Эти страницы — не бумага. Это очень тонкий лист пластика. На эту поверхность наносятся электронные чернила и делятся на более мелкие единицы. Эти ячейки работают точно так же, как пиксели на экране компьютера.
Под каждой ячейкой расположены микроэлектронные схемы. Эти цепи управляют зарядом. При подаче положительного или отрицательного напряжения система заставляет заряженные частицы в микрокапсулах перемещаться. Так формируется текст или изображение.
E Ink использует наглядные и понятные аналогии для объяснения процесса. Представьте себе пляжный мяч. Внутри каждого мяча находятся сотни белых настольных теннисных шариков. Пространство между ними заполнено синим красителем.
Посмотрите на верхнюю часть пляжного мяча. Белые настольные теннисные шарики поднимаются на поверхность. Общий вид становится беловатым. Посмотрите на нижнюю часть. Синий краситель выступает на передний план. Мяч становится синим.
Почему подход Xerox отличается от технологии микрокапсулирования E Ink
Компании Xerox и E Ink пошли разными путями к достижению схожих результатов. Метод микрокапсулирования E Ink основан на физическом перемещении частиц в жидкой среде. Визуальное изменение зависит от того, какие частицы оказываются ближе всего к наблюдателю.
Это различие важно для производителей. Оно определяет гибкость конечного экрана. Также это влияет на производственные затраты. Обе компании доказывают, что цифровая бумага больше не является научной фантастикой. Это задача материаловедения, которую необходимо решать в реальном времени.
Эта технология основана на базовых принципах электростатики. Заряды притягиваются. Одноимённые заряды отталкиваются. Чернила реагируют. Экран обновляется. Изображение остаётся до поступления следующего сигнала.
Нет подсветки. Для поддержания изображения не требуется энергия. Это преимущество. Однако материалы, необходимые для производства таких экранов, дороги. Производство расширяется медленно.
Мы ждём снижения цен. Этого ещё не произошло. Пластиковые листы хрупкие. Формулы чернил являются коммерческой тайной. Гонка продолжается.
Кто победит? Решает рынок. Технология уже существует. Ей просто нужно стать доступной.
Представьте себе поле с тысячами надувных шаров. Теперь представьте, как теннисный мяч прыгает между верхом и низом этих шаров. Если вы можете управлять этим движением, вы можете изменить цвет всего поля. Это принцип, лежащий в основе технологии E Ink. Это хитрый, хотя и несколько нелепый способ визуализации того, что на самом деле происходит на микроскопическом уровне.
Как работают микрокапсулы
На самом деле, это не гигантские надувные шары. Микрокапсулы имеют ширину всего 100 микрон. На одном квадратном дюйме «бумаги» помещается около 100 000 из них. Внутри каждой крошечной капсулы находятся сотни крошечных частиц пигмента.
В настоящее время прототип использует белые чипы и синие чернила. Цель состоит в том, чтобы разработать другие цветные чернила для использования в цветных дисплеях, но в настоящее время они в основном черно-белые.
Трюк заключается в том, что при подаче электрического заряда чипы начинают двигаться. Они либо поднимаются вверх, либо притягиваются вниз.
- Чипы сверху = белый вид.
- Чипы снизу = темный вид (видны только чернила).
Слова создаются путем размещения этих паттернов. Предложения. Страницы.
Компания Xerox работает в этой области с 1970-х годов. Они называют это электронной бумагой (e-paper). Однако их методы отличаются. Вместо красочных чипов в темной жидкости используются микросферы, которые с одной стороны черные, а с другой — белые. Электрический заряд переворачивает их. Черный становится белым. Белый становится черным. Чтобы использовать эту технологию для создания цифровых книг, Xerox разрабатывает резиновые листы, плавающие в маслянистой жидкости.
Решение проблемы проводки
Какова главная преграда на пути создания по-настоящему цифровой книги? Проводка. Заряд должен создаваться для каждого пикселя, но страница должна оставаться тонкой, как бумага. Это сложно.
E Ink на шаг впереди. Они заключили соглашение с Lucent Technologies об использовании пластиковых транзисторов. Эти небольшие транзисторы можно печатать непосредственно на странице. Они обеспечивают заряд, необходимый для переключения чипов E Ink. Нет сложных схем. Просто напечатайте их.
Мечта о самопечатной книге
Святым Граалем этой технологии являются книги, которые форматируются автоматически. Я читаю «Старик и море». Готово. Затем она автоматически заменится последней книгой о Гарри Поттере посредством беспроводной загрузки из базы данных компьютера.
Генеральный директор E Ink Джим Иулиано предсказывает, что это может стать реальностью в 2003 или 2004 году. У Xerox была немного другая идея. Идея заключалась в установке устройства памяти в корешок книги. Это позволяет пользователям переключаться между до 10 книг, хранящихся на устройстве.
Речь идет не только о романах. Подумайте о вашей ежедневной газете. Эта технология может положить конец традиционной доставке. Больше никаких газет, выбрасываемых из окна велосипеда. Вместо этого высокотехнологичный курьер нажимает на кнопку. Каждое утро тысячи электронных газет обновляются одновременно.
Она выглядит как бумага. Она ощущается как бумага. Но ваши пальцы не испачкаются чернилами. И вам не придется перерабатывать стопки старых газет.
Помимо книг: мобильные телефоны и рекламные щиты
Прежде чем цифровые книги станут основным устройством для чтения, E Ink нацелена на мобильные телефоны, КПК, пейджеры и цифровые часы. Motorola предоставила финансовую поддержку для этого.
Почему стоит перейти на электронные чернила для этих устройств?
- Низкое энергопотребление
- Гибкость
- Читаемость
E Ink выпустила свой первый продукт в 1999 году, Immedia large-area displays (большие дисплеи Immedia). Эти рекламные щиты потребляют всего 0,1 ватта мощности. Это означает, что лампа мощностью 100 ватт может питать 1 000 рекламных щитов Immedia. В небольших устройствах электронные чернила потребляют в 50–100 раз меньше энергии, чем ЖК-дисплеи. Почему? Потому что энергия нужна только тогда, когда дисплей меняется. После установки он удерживает изображение. Цифровые книги позволяют просматривать один и тот же текст в течение недель без необходимости подзарядки.
Эти чернила можно печатать практически на чем угодно. Стены. Рекламные щиты. Этикетки товаров. Футболки. Представьте себе возможность мгновенно изменить свои цифровые обои с помощью рекламного щита. Или рулонные дисплеи для электронных устройств благодаря гибкости чернил.
Читаемость и разрешение
Электронные чернила бережнее воздействуют на глаза. Имитируют печатный текст. Традиционные компьютерные дисплеи бликуют. Это не так.
Но есть проблема. Разрешение малотиражных изданий следует улучшить. Xerox достигла 200 точек на дюйм (dpi). Это более чем в два раза превышает разрешение стандартных ЖК-дисплеев. Печатные транзисторы Lucent должны помочь повысить разрешение E Ink еще больше, приблизив его к тому, что у печатных книг.
Совместное существование, а не замена
Разработчики не ожидают, что все сожгут бумагу или выбросат свои мониторы в день запуска продукта. Электронные чернила работают вместе с традиционной бумагой и ЖК-дисплеями. Они не заменят все overnight (за одну ночь).
Но в долгосрочной перспективе это может оказать многомиллиардное влияние на издательскую индустрию. Бумага меняется. Медленно. Но верно.
