นักชื่นชอบฮาร์ดแวร์คนหนึ่งได้เปลี่ยนบุหรี่ไฟฟ้าแบบใช้แล้วทิ้งให้กลายเป็นเว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้งานได้จริง ซึ่งเป็นการเน้นย้ำทั้งความสามารถที่น่าประทับใจของไมโครคอนโทรลเลอร์สมัยใหม่ และความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับขยะอิเล็กทรอนิกส์ในผลิตภัณฑ์อุปโภคบริโภคในชีวิตประจำวัน
โครงการนี้มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ PUYA PY32F002B ที่พบภายในอุปกรณ์สูบไอน้ำแบบใช้แล้วทิ้ง ชิปเล็กๆ ตัวนี้ซึ่งออกแบบมาเพื่อควบคุมฟังก์ชันการสูบไอน้ำเดิมทีเดียว กลับมีพลังการประมวลผลที่น่าประหลาดใจในอุปกรณ์ที่ถูกออกแบบมาให้ทิ้งหลังจากใช้งานครั้งเดียว
ข้อมูลจำเพาะของไมโครคอนโทรลเลอร์:
- โปรเซสเซอร์: ARM Cortex-M0+ ทำงานที่ความเร็ว 24MHz
- หน่วยความจำแฟลช: 24KB (ใช้งานไป 20.82% ในโปรเจกต์นี้)
- หน่วยความจำ RAM: 3KB (ใช้งานไป 44.92% ในโปรเจกต์นี้)
- รุ่น: PUYA PY32F002B (มีการระบุเป็น "PUYA C642F15")
 |
|---|
| วงจรภายในของอุปกรณ์บุหรี่ไฟฟ้าแบบใช้แล้วทิ้ง โดยเน้นไปที่ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ทำให้สามารถทำงานเป็นเว็บเซิร์ฟเวอร์ได้ |
ฮาร์ดแวร์ที่น่าประทับใจในอุปกรณ์ทิ้งได้
ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ค้นพบในบุหรี่ไฟฟ้าแบบใช้แล้วทิ้งมีข้อมูลจำเพาะที่น่าจะถือว่าน่าทึ่งเมื่อหลายทศวรรษก่อน ทำงานที่ 24MHz พร้อมหน่วยความจำแฟลช 24KB และ RAM 3KB โปรเซสเซอร์ ARM Cortex-M0+ ตัวนี้มีประสิทธิภาพเหนือกว่าคอมพิวเตอร์ที่เคยใช้พื้นที่ทั้งห้องอย่างมีนัยสำคัญ หากจะให้เปรียบเทียบ อุปกรณ์นี้มี RAM น้อยกว่า Commodore VIC-20 ในยุค 1980 แต่ทำงานบนโปรเซสเซอร์ 32 บิตที่เร็วกว่าชิปในยุคนั้น 24 เท่า
ความท้าทายทางวิศวกรรมเกี่ยวข้องกับการใช้ semihosting ซึ่งเป็นโปรโตคอลการดีบักที่ช่วยให้ระบบฝังตัวสื่อสารกับคอมพิวเตอร์โฮสต์ได้ เพื่อสร้างการเชื่อมต่อเครือข่าย โดยการรวมสิ่งนี้เข้ากับ SLIP (Serial Line Internet Protocol) ซึ่งเป็นเทคโนโลยีเดียวกันที่เคยใช้โดยโมเด็มแบบ dial-up ไมโครคอนโทรลเลอร์ของบุหรี่ไฟฟ้าสามารถให้บริการเว็บเพจแก่ผู้เยี่ยมชมทั่วอินเทอร์เน็ตได้
ความกังวลของชุมชนเกี่ยวกับขยะอิเล็กทรอนิกส์
โครงการนี้ได้จุดประกายการอภิปรายอย่างเข้มข้นเกี่ยวกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของอิเล็กทรอนิกส์แบบใช้แล้วทิ้ง ผู้ใช้หลายคนแสดงความหงุดหงิดที่อุปกรณ์ที่มีแบตเตอรี่ชาร์จได้ ขั้วต่อ USB-C และไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ซับซ้อนถูกออกแบบมาสำหรับการใช้งานครั้งเดียว บุหรี่ไฟฟ้าแบบใช้แล้วทิ้งบางรุ่นในปัจจุบันมีหน้าจอสัมผัสสี วิทยุ Bluetooth และแม้กระทั่งเกมในตัว ทำให้ลักษณะการทิ้งของพวกมันดูไร้สาระมากขึ้น
แบตเตอรี่ลิเธียมเพียงอย่างเดียวก็แสดงถึงการสิ้นเปลืองทรัพยากรอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากโดยทั่วไปจะถูกทิ้งโดยไม่เคยได้รับการชาร์จใหม่ สมาชิกชุมชนได้สังเกตว่าแบตเตอรี่เหล่านี้ รวมถึงไมโครคอนโทรลเลอร์ สามารถใช้พลังงานให้กับโครงการอื่นๆ มากมายได้หากได้รับการกู้คืนและนำกลับมาใช้ใหม่อย่างเหมาะสม
อุปกรณ์ทางเลือกและผลกระทบในวงกว้าง
การอภิปรายได้ขยายออกไปจากบุหรี่ไฟฟ้าไปยังอิเล็กทรอนิกส์ทิ้งได้อื่นๆ ที่มีพลังน่าประหลาดใจ ดองเกิล 4G LTE จีนที่มีโปรเซสเซอร์ Qualcomm พร้อมหน่วยความจำ 4GB และ RAM 512MB มีจำหน่ายในราคาประมาณ 5 ดอลลาร์สหรัฐ โดยมีความสามารถคล้ายกับคอมพิวเตอร์เต็มรูปแบบในราคาที่เป็นเศษส่วนเล็กๆ อุปกรณ์เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าพลังการประมวลผลขั้นสูงมีราคาถูกลงมากจนสามารถฝังลงในผลิตภัณฑ์แบบใช้แล้วทิ้งได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐกิจ
มันเกือบจะเหมือนกับว่าทุกอย่างที่ตรงกับ footprint ของ pi มีราคาแพงเกินไป!
อุปกรณ์คอมพิวติ้งราคาถูกทางเลือกอื่น:
- ดองเกิล 4G LTE จีน UZ801: $4-5 USD
- โปรเซสเซอร์ Qualcomm MSM8916 ( Snapdragon 410 )
- หน่วยความจำ eMMC ขนาด 4GB
- RAM ขนาด 512MB
- โมเด็ม 4G พร้อมรองรับ dual SIM
- ความสามารถด้าน GPS และ GPU
ประสิทธิภาพและความสำเร็จทางเทคนิค
แม้จะมีข้อจำกัดของฮาร์ดแวร์ แต่เว็บเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้บุหรี่ไฟฟ้าก็ประสบความสำเร็จในด้านประสิทธิภาพที่น่าประทับใจ การทดสอบเบื้องต้นแสดงเวลาตอบสนองที่ช้าพร้อมการสูญเสียแพ็กเก็ตอย่างมีนัยสำคัญ แต่การปรับปรุงได้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพอย่างมาก หลังจากการใช้การปรับปรุงบัฟเฟอร์ ระบบสามารถบรรลุเวลา ping 20 มิลลิวินาทีโดยไม่มีการสูญเสียแพ็กเก็ตและสามารถโหลดเว็บเพจที่สมบูรณ์ได้ในประมาณ 160 มิลลิวินาที
โครงการใช้เพียงประมาณ 20% ของหน่วยความจำแฟลชที่มีอยู่และ 45% ของ RAM ทำให้เหลือพื้นที่สำหรับฟังก์ชันเพิ่มเติม ประสิทธิภาพนี้แสดงให้เห็นว่าแม้แต่ฮาร์ดแวร์ที่มีข้อจำกัดอย่างรุนแรงก็สามารถทำงานคอมพิวเตอร์ที่มีความหมายได้เมื่อได้รับการปรับปรุงอย่างเหมาะสม
ตัวชี้วัดประสิทธิภาพ:
- ประสิทธิภาพเริ่มต้น: เวลา ping ประมาณ 1.5 วินาที, packet loss 50%, เวลาโหลดหน้าเว็บ 20+ วินาที
- ประสิทธิภาพหลังการปรับปรุง: เวลา ping 20ms, packet loss 0%, เวลาโหลดหน้าเว็บ 160ms
- การถ่ายโอนข้อมูล: สูงสุดประมาณ 20KB/s ผ่าน semihosting interface
แนวทางแก้ไขด้านกฎระเบียบและสิ่งแวดล้อม
หลายประเทศ รวมถึง สหราชอาณาจักร ได้เริ่มห้ามบุหรี่ไฟฟ้าแบบใช้แล้วทิ้งเนื่องจากความกังวลด้านสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ผู้ผลิตได้ตอบสนองด้วยการเพิ่มพอร์ตชาร์จขั้นต่ำและขั้วต่อที่ไม่เป็นมาตรฐาน ทำให้อุปกรณ์สามารถใช้ซ้ำได้ในทางเทคนิคในขณะที่ยังคงลักษณะการทิ้งอย่างมีประสิทธิภาพ
สมาชิกชุมชนเสนอแนวทางแก้ไขต่างๆ รวมถึงระบบเงินมัดจำคล้ายกับที่ใช้สำหรับขวดและกระป๋อง โปรแกรมรับคืนบังคับสำหรับร้านค้าปลีกอิเล็กทรอนิกส์ และกฎระเบียบที่กำหนดให้ผู้ผลิตต้องรับผิดชอบอย่างถาวรต่อวงจรชีวิตทั้งหมดของผลิตภัณฑ์ บางคนเสนอว่ากฎหมายควรห้ามการฝังอิเล็กทรอนิกส์ในผลิตภัณฑ์ที่ทิ้งได้จริงๆ
โครงการนี้ทำหน้าที่เป็นทั้งความสำเร็จทางเทคนิคที่น่าประทับใจและการเตือนใจอย่างชัดเจนว่าความสามารถการประมวลผลขั้นสูงในปัจจุบันมีราคาถูกมากจนกำลังถูกทิ้งไปอย่างแท้จริง แม้ว่าความสำเร็จทางวิศวกรรมสมควรได้รับการยอมรับ แต่ก็เน้นย้ำถึงความจำเป็นเร่งด่วนสำหรับนโยบายที่ดีกว่าเกี่ยวกับขยะอิเล็กทรอนิกส์และความรับผิดชอบต่อวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์