Несмотря на то, что литий-ионные аккумуляторы сегодня являются наиболее практичными и эффективными средствами хранения автономного запаса электроэнергии и обеспечения питания устройств, они тоже имеют ограниченный ресурс. Пока одни ученые ищут альтернативные материалы и технические решения для автономных источников питания, другие говорят, что можно усовершенствовать литий-ионные батареи, чтобы они работали лучше и дольше. Последние предлагают новый способ зарядки, уменьшающий эффект старения аккумуляторов в ходе циклов перезарядки.

Группа европейских ученых из Берлинского центра им. Гельмгольца (Helmholtz-Zentrum Berlin, HZB) и Берлинского университета им. Гумбольдта (Humboldt University) разработали альтернативный метод зарядки, значительно продлевающий срок службы литий-ионных батарей по сравнению с современными характеристиками. Как показывают результаты проведенного исследования, батареи могут стать более долговечными и сохранять более высокую емкость после сотен циклов перезарядки, если изменить схему подачи зарядного тока в электролит.

Литий-ионные батареи – это компактные, емкие и надежные аккумуляторы энергии, которые используются уже практически повсеместно. Они обеспечивают автономное питание электрических транспортных средств и электронных устройств, но их емкость постепенно деградирует в ходе циклических миграций ионов лития через мембрану, разделяющую анод и катод. Лучшие литий-ионные аккумуляторы коммерческого класса используют электроды из сложного соединения под названием NMC532 (катод) и графита (анод), которые обеспечивают срок службы до 8 лет.

В традиционном методе зарядки используется постоянный ток от внешнего источника электрической энергии. Ученые исследовали процессы, происходящие в образцах батарей, заряжаемых постоянным током, и обнаружили, что слой твердого электролита на аноде (solid electrolyte interface, SEI) стал "значительно толще". Кроме того, они отметили увеличение количества трещин в структуре обоих электродов.

Утолщение SEI и многочисленные трещины в электродах литий-ионных батарей приводят к значительной потере их емкости. Для решения этой проблемы ученые разработали новый протокол зарядки на основе импульсного тока. После ряда циклов зарядки по новому протоколу они обнаружили, что слой SEI намного тоньше, а изменений в структуре электродов меньше.

Для проведения экспериментов по зарядке батарей импульсным током ученые использовали два мощнейших в Европе синхроускорителя частиц, "BESSY II" и "PETRA III". Они обнаружили, что импульсная зарядка способствует "гомогенному распределению" ионов лития в графите, что уменьшает внутренние механические напряжения, вызывающие растрескивание структуры графита. Новый протокол зарядки также снижает степень деградации NMC532-структуры катода.

Исследование показало, что зарядка батарей высокочастотными прямоугольными импульсами тока дает лучшие результаты. Новый способ зарядки потенциально позволяет удвоить срок службы литий-ионных батарей коммерческого класса при сохранении 80%-ной остаточной емкости.

"Импульсная зарядка может обеспечить множество преимуществ в части стабильности структуры материалов электродов и толщины интерфейсов и за счет этого значительно увеличить срок службы батарей," – отметила один из авторов работы д-р Юлия Коваль (Julia Kowal), профессор Берлинского технического университета (TU Berlin).

Интеграция ИИ с общими и дизайнерскими приложениями становится новым стандартом и одновременно – двигателем спроса на продвинутое аппаратное обеспечение ПК. Разработчикам контента и другим профессионалам нужно иметь под рукой мощный компьютер, независимо от масштаба и размерности их проектов. Чтобы удовлетворить этот растущий спрос, NVIDIA расширяет свою линейку профессиональных видеокарт RTX и предлагает две новые карты на базе архитектуры Ampere для настольных ПК: NVIDIA RTX A400 и NVIDIA RTX A1000.

Эти карты обеспечивают новые возможности доступа к технологиям ИИ и рейтрейсинга, предлагая профессионалам инструменты, позволяющие трансформировать способы решения повседневных задач. С картой RTX A400 в серию RTX Ах00 вводится аппаратная поддержка ускорения рейтрейсинга и ИИ. Благодаря 24 тензорным ядрам для ИИ-процессинга эта карта по производительности в современных продвинутых ИИ-приложениях превосходит традиционные решения на основе CPU, что дает профессионалам возможность использования интеллектуальных чат-ботов и виртуальных ассистентов прямо на своем рабочем ПК. Видеокарта поддерживает быстрый рейтрейсинг в реальном времени, что позволяет 3D-моделлерам создавать точные пространственные репрезентации любых объектов и расширяет границы творчества и реалистичного моделирования.

Карта A400 также оснащена четырьмя дисплейными выходами, впервые в этой серии. Благодаря этому она идеально подходит для многодисплейных сред, что особенно актуально для финансовых сервисов, центров розничной торговли, транспортных терминалов и пунктов централизованного управления.

Карта NVIDIA RTX A1000 становится первой моделью тысячной серии RTX, оснащенной ядрами Tensor и RT, которая открывает контент-криэйторам и другим профессионалам возможности аппаратно-ускоряемого ИИ и рейтрейсинга.

Карта A1000 с 72 тензорными ядрами делает огромный шаг вперед относительно предыдущего поколения, предлагая более чем втрое быстрейший процессинг в генеративных моделях ИИ, таких как Stable Diffusion. Кроме того, 18 ядер RT в 3 раза ускоряют высокоточный рендеринг в промышленных и архитектурных приложениях для автоматизированного проектирования (CAD) с 2D и 3D графикой, а также позволяют значительно ускорить редактирование видео в 4K.

Модель A1000 также отлично проявляет себя в видеопроцессинге, обеспечивая на 38% больше потоков в кодировании и предлагая вдвое большую скорость декодирования по сравнению с предыдущим поколением.

Тонкий однослотовый корпус и энергопотребление всего 50 Вт делают видеокарты A400 и A1000 превосходным выбором для компактных энергетически эффективных рабочих станций.

Повышение квалификации RTX

Новые видеокарты предлагают пользователям возможности продвинутого ИИ, графику и вычислительную мощность для повышения продуктивности работы и раскрытия творческого потенциала. Теперь профессионалы могут эффективно использовать самые современные нагрузки, включая рендеринг с применением метода трассировки лучей (рейтрейсинга) и искусственный интеллект (ИИ), позволяющие достигать потрясающего уровня реалистичности самого разнообразного контента.

Отделы организации и управления производством могут использовать эти новые мощные и энергетически эффективные аппаратные компоненты в периферийных серверах. Разработчики игр и мультипликаторы могут ускорить процессы рендеринга и редактирования визуального контента, добиваясь лучших результатов. Архитекторы и инженеры могут сразу переводить эскизные CAD-проекты из 3D-моделей в рабочие чертежи. Специалисты по дата-аналитике могут использовать видеокарты для обработки данных в реальном времени и управления системами Digital Signage с усиленной ИИ защитой данных в оптимизированных средах с высокой плотностью оборудования. Наконец, видеокарты помогут врачам более быстро и точно анализировать медицинские снимки и ставить диагнозы.

Специалисты финансовой сферы всегда использовали большое визуальное рабочее пространство с высоким разрешением для повышения эффективности потока транзакций, аналитики и управления данными. С видеокартой RTX A400, изначально рассчитанной на поддержку до четырех дисплеев 4K, сотрудники финансовых сервисов получают более высокую плотность дисплеев на меньшем количестве видеокарт, что позволяет оптимизировать рабочие системные конфигурации и сократить операционные расходы.

Отличительные особенности и улучшенная производительность видеокарт нового поколения

Видеокарты NVIDIA RTX A400 и A1000 оснащены аппаратными компонентами, разработанными для суперускорения типовых нагрузок рабочих станций.

• Ядра RT 2-го поколения: рейтрейсинг в реальном времени, физически точный рендеринг и визуализация объектов во всех видах профессиональных приложений, включая архитектурные проекты, 3D-моделирование и разработку художественного контента, где точное воспроизведение светов и теней может значительно улучшить результат.
• Ядра Tensor 3-го поколения: ускорение приложений и функций, использующих ИИ, включая генеративные модели ИИ, фильтрацию шумов в рендеринге и суперсэмплинг на базе глубокого обучения (DLSS) для повышения качества и скорости генерации изображения.
• Ядра CUDA на базе архитектуры Ampere: вдвое большая по сравнению с предыдущим поколением пропускная способность для вещественных операций с одинарной точностью, позволяющая значительно ускорить графические и вычислительные приложения.
• 4 или 8 ГБ графической памяти: видеопамять карт A400 (4 ГБ) и A1000 (8 ГБ) вмещает достаточные объемы данных для работы со многими профессиональными приложениями, от базовых программ для графического дизайна и редактирования фото до более требовательных пакетов для 3D-моделирования с текстурами, редактирования видео в высоком разрешении и дата-аналитики. Новые видеокарты также отличает более высокая по сравнению с предыдущим поколением пропускная способность памяти, обеспечивающая более быструю обработку данных и более гладкую работу с большими датасетами и сценами.
• Движки кодирования и декодирования: видеокарты с кодером 7-го поколения NVENC и декодером 5-го поколения NVDEC предлагают эффективный видеопроцессинг для поддержки редактирования видео в высоком разрешении, стриминга и воспроизведения медиаконтента с ультрамалой задержкой. Встроенная поддержка декодирования AV1 обеспечивает гладкое воспроизведение большего количества видеоформатов.

Карты NVIDIA RTX A1000 GPU уже доступны для заказа через глобальных дистрибьюторов, таких как PNY и Ryoyo Electric. Карты RTX A400 можно будет заказать начиная с мая, а летом откроются продажи от производителей.