Besonderheit der Hardware

Was macht dieses System so einzigartig?

Welche Eigenschaften müsste ein Computer für die Benutzung durch ein Schulkind in der Grundschule mitbringen? Ein großer Teil dieser Kinder in den Entwicklungsländern hat Elektrizität zu Hause bzw. sogar in der Schule nicht zur Verfügung. Daher ist für viele Kinder ein geringer Energieverbrauch, der eine Laptopnutzung auch mit eigenerzeugter Energie ermöglicht, eine Notwendigkeit und nicht lediglich eine Erleichterung. Unterricht findet oft nicht im Schulgebäude statt und sicherlich sind Kinder zu Hause nicht in einer Unterkunft, in der die üblichen LCD-Bildschirme nutzbar sind. Für gewöhnlich laufen die Kinder jeden Tag zur Schule hin und zurück. Das Wetter kann nicht vorhergesagt werden; Regen, Schmutz und Staub sind der Normalzustand. Zuletzt sind Kosten eine wesentliche Größe, wenn wir Computer und ihr großartiger Beitrag zum Lernen zu jedem Kind, an jedem Ort bringen wollen.

Die Konstruktion des OLPC-Laptops spiegelt diese Realitäten wieder, dank der Arbeit unseres Design-Teams, welches aus OLPC-Mitgliedern, Mitarbeitern von Quanta, des Fuse-Projekts, Design Continuum, Mitgliedern des MIT Media Lab und anderen Kollegen und Freunden besteht. Er stellt auch auf herausragende Weise dar, was erreicht werden kann und was erreicht werden sollte, um Kindern das bestmögliche Lernmittel zu geben. Er ist das Ergebnis jahrzehntelanger Feldforschung, bei der Kinder in Entwicklungsländern Computer benutzten. Vielen Dank an alle Beteiligten.

• Die Maße des Laptops orientieren sich an Kindern, die, wegen ihrer geringen Größe, näher am Bildschirm sitzen als ein Erwachsener mit einem Standard-Laptop. Die Maschine ist erheblich leichter als ein Standard-System (etwa weniger als 1,5 Kilogramm), sein Design unterscheidet sich erheblich vom kommerziellen "schwarz/grau/weiss"-Laptop.
• Freundliches, farbenfrohes Design: bereits optisch etwas Besonderes. Er ist für Kinder! Sofort als eine "Kinder-Maschine" wahrnehmbar.
• Sicherheit zuerst: weiche, abgerundete Ecken.
• Er hat einen stabilen, auf Kindergröße angepassten Tragegriff. Dies ist den Bedürfnissen der Kinder geschuldet, welche zur Schule oder wegen anderer Aktivitäten hin und zurück laufen müssen.
• Ein klapp- und drehbarer Bildschirm: Eine E-Book-Einstellung für angenehmes Lesen und die Standard-Einstellung für den Normalgebrauch. Er kann zu einem E-Book zusammengeklappt werden, auf die Größe eines Buches, mit Eingabe-Tasten um die Anzeige einzustellen (oder um Spiele zu spielen).
• Der Bildschirm kann "an" sein, während die CPU und viele Bereiche der Hauptplatine heruntergefahren oder ausgeschaltet sind. Trotzdem ist der Bildschirm ablesbar bzw. steht die Maschine immer zur Verfügung. Dieses Herunterschalten ermöglicht große Energieeinsparungen bei den meisten Gebrauchsmöglichkeiten, wie etwa beim Lesen eines E-Books.
• Die Bildschirmrate ist variabel. Soweit bei einer Anwendung die Anzeige auf dem Bildschirm nicht aktualisiert werden muss, können wir die Bildschirmfrequenz drosseln um den Energieverbrauch des Bildschirms zu reduzieren.
• Vermaschtes Funknetzwerk: Informationsaustausch von Kind-zu-Kind! OLPC-Laptops sind auch 24h-Wireless Routers. Verbindungen über ein Mesh-Netzwerk verringeren den Bedarf an zusätzlicher Infrastruktur (z.B. Access Points und/oder Verkabelung). Es erweitert erheblich die Bereiche, in denen Maschinen sich untereinander und/oder in das Internet verbinden.
• Die Funkantennen sind eine kleine Antennenanlage und können noch oben ausgeklappt werden. Sie bestehen aus stabilen, doppelt eingefassten Nylon-Plastik. Wenn Sie ausgeklappt sind, arbeiten die Antennen bedeutend besser als die üblicherweise in heutigen Systemen eingebauten Antennen oder die Cardbus-Karten. Daher kann jede Maschine auch einen bedeutend größeren Bereich mit einem Netzwerk versorgen, dadurch wird auch die Geschwindigkeit im Netzwerk erhöht. Soweit sie heruntergeklappt werden, decken sie die Audio- und USB-Anschlüsse ab und schützen so vor Staub, Dreck und Wasser. Weiterhin erhöhen sei damit die Stabilität des Gehäuses. Wir haben besonders auf gute Abstrahlung der Funksignale bei der Entwicklung geachtet. Daher zeigen auch frühe Messungen, dass mit diesen Antennen ein niedrigerer Geräuschpegel als bei allen sonstigen Entwicklungen von Marvell erreicht wurde. Wir erwarten, dass das Funknetzwerk nach dem 802.11-Standard erheblich besser als ein konventionelles System sein wird.
• Der Marvell-Funkchip kann im Mesh-Netzwerk die Datenpakete weiterleiten, selbst wenn die CPU ausgeschaltet ist. Wenn die CPU selbst Empfänger eines Datenpaketes ist, wird sie automatisch wieder hochgefahren. Das Mesh-Netzwerk ist von überragender Bedeutung. Wir verwenden die Laptops, um das Netzwerk aufrecht zu erhalten, indem sie Datenpakete untereinander weiterleiten, und dass so effizient wie möglich. Indem unabhängig vom Funknetz der Prozessor heruntergefahren werden kann, erhöhen wir die Laufzeit des Funknetzes um den Faktor 3 bis 4. Wenn wir diesen Faktor von 3 bis 4 nicht hätten, würden die Kinder versuchen, den Funkchip abzuschalten um Energie zu sparen. Dann würde das Funknetz nicht mehr so gut funktionieren.
• Die Maschine ist stabil. Die häufigsten Ausfälle bei Laptops entstehen durch die Festplatten, Ventilatoren, durch die LCD-Hintergrundbeleuchtung, Strom- und andere Anschlüsse sowie bei Tastaturausfall wegen Verschmutzung. Unsere Maschine verwendet Flashspeicher, was eine Festplatte nicht mehr erforderlich macht. Er benötigt keinen Ventilator. Anstatt mit Fluoreszenz-Licht kommt das LCD-Hintergrundlicht mit Leuchtdioden zurecht. Die Tastatur ist mit einer Gummimembran versiegelt. Das Gehäuse hat eine Dicke von 2,0mm anstatt lediglich 1,3mm, wie bei sonstigen Systemen. Externe Anschlüsse sind zur Verbesserung der Stabilität vorsichtig im Gehäuse eingebettet. Der ausgewählte Stromanschluss ist viel haltbarer als beim Standard, und wieder wurde der Anschluss vorsichtig in das Gehäuse eingebettet, um ihn zu fixieren. In dieser Maschine gibt es nur sehr wenige Stecker. Die meisten dienen nur dazu, um die Tastatur mit der Hauptplatine zu verbinden. Die Hauptplatine befindet sich übrigens hinter dem LCD-Bildschirm. Diese besondere Anordnung führt dazu, dass die meisten Kabel und Anschlüsse nicht mehr benötigt werden. In diesem Herbst [2006] werden wir 500 Systeme einem Crash-Test unterziehen, um die Stabilität noch weiter zu erhöhen. Wir verwenden zum Schutz des Bildschirms interne Stoßdämpfer und schauen uns nach externen Stoßdämpfern zur weiteren Stoßdämpfung um.
• Weiterhin erlaubt unser Design eine Durchleitung des Video-Outputs vom DCON-Chip zum LCD-Bildschirm. Dies ermöglicht eine weitere Senkung des Bildschirm-Energieverbrauchs.
• Aufgrund dieser speziellen Stromspareigenschaften wird ein so niederiger Durchschnittsverbrauch erwartet (bei vielen Szenarien um die 1,0-1,5 Watt), dass ein Kind, das seinen Strom selbst herstellen muss, eine gutes Verhältnis von "Arbeit" zu "Lernen" hat. Ein kleines Kind kann im besten Fall 5-10 Watt generieren; ein großes Kind etwas mehr. Im Vergleich dazu verbrauchen Standard-Laptops, selbst wenn sie nicht arbeiten, oft 20 Watt oder mehr.
• In unserem Industrie-Modell haben wir eine kleine Gummilitze hinzugefügt, welche die Maschine im geschlossenen Zustand versiegelt. Damit ist er zwar nicht wasserdicht, wir erwarten jedoch, dass die Maschine bei einem Regensturm in einem Rucksack oder in der Hand eines Kindes keine Probleme haben sollte.
• Die Tastatur besteht aus einer Gummimembran, welche sich ziemlich gut anfühlt (und wir arbeiten schon an weiteren Verbesserungen). Diese Membran macht die Tastatur wiederstandsfähiger gegen Wasser und Schmutz und erlaubt uns die Tastatur von der Maschine abzuschließen. Die Tastatur ist aus der Gründen der Energieeinsparung über eine PS/2-Schnittstelle verbunden. Aufgrund der schmaleren Hände ist der Abstand zwischen den Tasten auch geringer. Daher ist die Tastatur auch um 40 Gramm leichter.
• Es enthält eine neuartiges, auf zwei Arten verwendbares, extrabreites Touchpad, das mit zwei Sensoren ausgestattet ist. Es unterstützt das Zeigen... und Malen und Schreiben. Es kann bedient werden über die Finger, mit einem Bleistift, normalen Stift, oder einem speziellen kapazitiven Stift (Stylus)...
• Der Cursor hat zwei Eingabetasten (w/Enter- Tasten)
• Er hat ein internes Mikrofon und einen analogen Mikrofoneingang. Dieser kann auch in einem einzigartigen "Sensor-Betrieb" verwendet werden. Der Audio-Codec kann derart verwendet werden, dass Messungen der Temperatur und andere Größen über viele, verschiedene, billige Sensoren gemacht werden können, ohne dass zusätzliche externe Anschlüsse benötigt werden. Dies befähigt Kinder mehr über physikalische Phänomene zu lernen. Die Möglichkeiten in der Ausbildung sind nur durch die Grenzen der eigenen Vorstellungskraft beschränkt.
• Es gibt Stereo-Audio mit internen Stereo-Lautsprechern; ebenso Stereo Line-out jack
• Er hat drei USB 2.0-Anschlüsse, die viele Erweiterungen ermöglichen.
• Die Ladeelektronik ist kann fast jede Stromspannung verarbeiten. Als unterschiedliche Stromquellen kommt von Hand, also selbst erzeugte Energie oder Energie aus einem Generator or von einer Autobatterie in Betracht. Wenn durch ein Missgeschick die Stromquelle falsch angeschlossen werden sollte (sog. Polaritätsumkehr), dann wird auf Grund eingebauter Schutzmechanismen die Maschine nicht beschädigt werden.
• Es wurden Nickel-Metallhydrid-Batterien ausgewählt, um hocheffizientes Aufladen durch einen Generator zu ermöglichen (Die Eingangsspannung bei Lithium-Ionen-Batterien muss beim Aufladen sehr genau kontrolliert werden, bei höheren Spannungen wird entweder Energie verschwendet oder diese werden zerstört). Weiterhin stellen NiMh-Batterien kein Sicherheitsrisiko dar (kaputte LiIon-Batterien können bei sehr hohen Temperaturen ausbrennen.) Zudem müssen LiIon-Batterien vorsichtig recycled werden. Gegenüber Nickel-Metallhydrid-Batterien gibt es keine Bedenken bezüglich der Umwelt.
• Verwendung eines energie-effizenten Prozessors und Elektronik. Beides verbraucht nur 1/10 der Energie eines "normalen" Notebooks.

• Long battery life => more useful. Under typical use, the computer should last the entire school day without requiring charging. Avoiding disruption in class rooms, and/or the need for wiring (or use of generators) in the class room for power is very important.
• Removable battery packs, that are much lower cost than conventional LiION battery packs. This enables easy swapping of batteries so that one set might charge while another are in use.
• Careful attention to environmental issues, no hazardous materials, fully ROHS (Reduction of Hazardous Substances) compliant.

From the above, you can see that this is a novel system carefully designed to solve the challenges outlined above, and not a typical "laptop" in almost any dimension you care to name.

Where's the Crank? (you are asking...) Human power is still a major program priority! Inside the laptop isn’t always optimal as human power is not always required. Human power stresses components. The crank is great symbol, but not the most efficient for actual generation. We are performing human motion studies: legs are stronger than arms, but arms may be free while walking to school. AC Adapters are already located on the ground/ and floor. Several types of generators are under development, including one integrated with AC Adapter. More freedom of motion will allow for optimum power generation.