С миром, полным мониторов и электронных дисплеев, сделанных из жидких кристаллов, светодиодов и газовой плазмы, вы, вероятно, не думаете о бумаге как о революционной технологии отображения, но китайское изобретение бумаги в 105 н.э. навсегда изменил способ общения в мире. Без него книги по-прежнему могли бы печататься на шелковых свитках, которые могли позволить себе только богатые, что делало грамотность редким навыком.
Оглянитесь вокруг: было бы почти невозможно прожить один день, не соприкасаясь с бумагой в той или иной форме. По данным Национальной ассоциации продавцов бумаги в Англии, в этом году в мире будет потребляться около 280 миллионов тонн бумаги. Это равно 56 триллионам листов 20-фунтовой высокосортной бумаги формата Letter.(См. этот вопрос дня о бумажном весе.)
В течение почти 2000 лет чернила на бумаге были единственным способом отображения слов и изображений, и они по-прежнему превосходят компьютерные дисплеи, когда речь идет о портативности и цене. Paper также не требует внешнего источника питания. Тем не менее, у него есть некоторые ограничения: после того, как вы напечатали слова на бумаге, эти слова нельзя изменить, не оставив по крайней мере каких-либо следов, а также трудно носить с собой большое количество книг.
Ученые уже близки к разработке революционной технологии, которая могла бы заменить бумагу, под названиемэлектронные чернила! В этом выпускеHow Stuff Will Work вы узнаете о том, как изготавливаются электронные чернила, как они позволяют хранить целую библиотеку в одной книге и как их можно использовать для более дешевые компьютерные дисплеи.
Изготовление электронных чернил
Две компании одновременно разрабатывают аналогичные электронные чернила - E Ink из Кембриджа, Массачусетс, и Xerox в Пало-Альто, Калифорния. На первый взгляд флакон с электронными чернилами выглядит как обычные чернила, но при ближайшем рассмотрении обнаруживается нечто совершенно иное. Хотя продукты двух компаний немного различаются, вот три компонента обеих электронных чернил, которые дают им возможность изменять порядок по команде:
- Миллионы крошечныхмикрокапсул или полостей
- чернила или маслянистое вещество, заполняющее микрокапсулы или полости
- Пигментированные чипсы или шарики сотрицательным зарядом, плавающие внутри микрокапсулы
Электронные чернила можно наносить на те же материалы, на которых можно печатать обычными чернилами. В случае с цифровой книгой страницы должны быть сделаны из какого-то сверхтонкого пластика. Чернила будут покрывать всю страницу, разделенную ячейками, которые напоминают ячейки на миллиметровой бумаге. Думайте об этих ячейках как о пикселях на экране вашего компьютера, где каждая ячейка подключена кмикроэлектронике, встроенной в этот пластиковый лист. Затем эта микроэлектроника будет использоваться для приложения положительного или отрицательногозаряда к микрокапсулам для создания желаемого текста или изображений.
Xerox и E Ink используют разные методы для разработки своих электронных чернил. Чтобы помочь людям понять, как работает технология E Ink, компания сравнивает миллионы микрокапсул внутри чернил с чистыми пляжными мячами. Каждый из этих пляжных мячей наполнен сотнями крошечных белых шариков для пинг-понга. А вместо воздуха пляжный мяч наполнен синим красителем. Если вы посмотрите на верхнюю часть этого пляжного мяча, вы увидите, что мячи для пинг-понга плавают в жидкости, и пляжный мяч будет казаться белым. Но если бы вы посмотрели на нижнюю часть шара, она бы показалась синей.
Теперь, если бы вы взяли тысячи этих пляжных мячей и разложили их на поле, и заставили мячи для пинг-понга перемещаться между верхней и нижней частью пляжных мячей, вы могли бы заставить поле изменить цвет. Это принцип продукта E Ink.
На самом деле этимикрокапсулыимеют ширину всего 100 микрон, а примерно 100 000 микрокапсул могут поместиться на квадратном дюйме бумаги. В каждой из этих микрокапсул есть сотни более мелких пигментированных чипсов. В прототипах E Ink в настоящее время работает с белыми чипами и синими чернилами, но она работает над разработкой других цветных чернил, которые могут привести кмногоцветным дисплеям
При подачеэлектрического заряда на микрокапсулы чипы либо поднимаются вверх, либо тянутся вниз. Когда их выталкивают наверх, чипсы делают капсулы белыми; когда их опускают на дно, зритель видит только темные чернила. Затем можно создавать узоры из белого и темного, чтобы составлять слова и предложения.
Xerox работает над собственной версией электронных чернил под названиемэлектронная бумага, которую она впервые разработала в 1970-х годах. Однако вместо того, чтобы использовать кусочки краски, плавающие в темной жидкости, он произвелмикроскопические шарики, которые с одной стороны черные, а с другой белые. Подобно технологии E Ink, эти микроскопические шарики реагируют на электрический заряд, который превращает шарик из черного в белый, создавая узоры на странице. Чтобы производить страницы дляцифровых книг, Xerox разрабатывает резиновые листы, в которых эти микроскопические шарики будут подвешены в маслянистой жидкости.
Одним из препятствий на пути создания цифровой книги с помощью электронных чернил была проводка страниц для создания электрического заряда, сохраняя при этом страницу толщиной с бумагу. В этом аспекте E Ink взяла на себя инициативу в разработке цифровых книг, подписав соглашение с Lucent Technologies, которое дает E Ink права на использованиепластиковых транзисторов, разработанных Lucent. Эти крошечные транзисторы можно напечатать на странице, чтобы обеспечить достаточный заряд, необходимый для переключения чипов E Ink с одного цвета на другой.
Использование электронных чернил
Святой Грааль технологии электронных чернил - это цифровая книга, которая может сама себя набирать и которую читатели могут листать так же, как если бы она была сделана из обычной бумаги. Такую книгу можно запрограммировать на отображение текста из «Старик и море» Эрнеста Хемингуэя, и как только вы закончите эту сказку, вы сможете автоматически заменить ее, загрузив по беспроводной связи последнюю книгу о Гарри Поттере из компьютерной базы данных.. В мае 2000 года генеральный директор E Ink Джим Юлиано предсказал, что электронные книги могут появиться к 2003 или 2004 году. Xerox представила планы по вставке запоминающего устройства в корешок книги, что позволит пользователям переключаться между 10 книгами, хранящимися на устройство.
Электронные чернила могут радикально изменить то, как мы читаем книги, и то, как вы получаете ежедневную газету. Это вполне может положить конец распространению газет в том виде, в каком мы его знаем. Вместо того, чтобы курьеры выбрасывали газету со своего велосипеда или из окна автомобиля, новая высокотехнологичная порода доставщиков бумаги просто нажимала кнопку на своем компьютере, и каждое утро одновременно обновлялись тысячи электронных газет. Конечно, это будет выглядеть и ощущаться как ваша старая бумага, но вам не придется беспокоиться о том, что газетная бумага испачкается на ваших пальцах, а также избавит вас от кучи старых газет, которые нужно переработать.
До разработки цифровых книг и газет E Ink будет разрабатывать коммерческие электронные экраны для сотовых телефонов, КПК, пейджеров и цифровых часов. E Ink уже получила финансовую поддержку от коммуникационного гиганта Motorola. Дисплеи с электронными чернилами будут иметь несколько преимуществ по сравнению с современной технологией отображения, в том числе:
- Низкое энергопотребление
- Гибкость
- Читаемость
E Ink представила свой первый продукт с использованием электронных чернил - дисплеи большой площади Immedia - в 1999 году. Эти большие вывески потребляют всего 0,1 Вт мощности, а это означает, что такая же мощность требуется для работы одной 100-ваттной лампочки. может питать 1000 знаков Immedia. E Ink заявила, что в электронных устройствах электронные чернила будут потреблять в 50-100 раз меньше энергии, чем жидкокристаллические дисплеи, потому что электронным чернилам требуется питание только при смене дисплея. По этой же причине цифровая книга может отображать один и тот же текст неделями без дополнительной оплаты.
Электронными чернилами можно печатать на любой поверхности, включая стены, рекламные щиты, товарные этикетки и футболки. Вскоре домовладельцы смогут мгновенно менять свои цифровые обои, посылая сигнал электронным чернилам, нарисованным на их стенах. Гибкость чернил также позволит разрабатывать сворачивающиеся дисплеи для электронных устройств.
Еще одним преимуществом электронных чернил перед традиционными компьютерными дисплеями является их читабельность. Это больше похоже на печатный текст, поэтому намного приятнее для глаз. Однако и Xerox, и E Ink должны улучшить разрешение своих продуктов, чтобы их можно было использовать в книгах или других публикациях с мелким шрифтом. Xerox уже изготовила дисплей с разрешением 200 точек на дюйм (dpi), что более чем в два раза превышает разрешение среднего ЖК-дисплея. Печатные транзисторы Lucent должны позволить E Ink увеличить разрешение своих продуктов, чтобы оно напоминало разрешение печатной книги.
Разработчики электронных чернил не ожидают, что люди выкинут всю бумагу или откажутся от своих компьютерных мониторов, как только эти продукты появятся на рынке. Вместо этого электронные чернила изначально будут сосуществовать с традиционной бумагой и другими технологиями отображения. В долгосрочной перспективе электронные чернила могут иметь многомиллиардное влияние на издательскую индустрию.