ورود به آزمایشگاه سِرّی مایکروسافت: جایی که لپ‌تاپ‌ها قبل از تولد، نابود می‌شوند!

تصور کنید در آزمایشگاهی پیشرفته قدم می‌زنید؛ ربات‌ها با دقت قلم را روی صفحه می‌کشند، دستگاه‌ها از ارتفاع سقوط می‌کنند و دود، مسیر جریان هوا را آشکار می‌کند. مایکروسافت در سال‌های اخیر، درهای این دنیای شگفت‌انگیز را هرازچندگاهی به روی بازدیدکنندگان باز می‌کند. این بازدیدها، معمولاً نمایشی از فرایندهای طراحی و مهندسی دستگا‌ه‌های جدید هستند.

ساخته‌شده با هوش مصنوعی

در اردیبهشت ۱۴۰۴، در مقر مایکروسافت در ردموند واشینگتن، جزئیاتی از چگونگی ساخت دو دستگاه جدید و کوچک‌ترِ سرفیس پرو و سرفیس لپ‌تاپ به نمایش گذاشته شد. براساس گزارش‌های منتشرشده، این‌ بار مایکروسافت روش‌های جالبی مثل استفاده از آهنرباها، ربات‌ها، آزمون‌های سقوط و حتی دود را برای بهبود طراحی لپ‌تاپ‌ها و تبلت‌هایش به کار گرفت.

اولین ایستگاه در این بازدید، مرکز طراحی نمونه‌های اولیه‌ی مایکروسافت بود؛ جایی که مهندسان سرفیس، در حال بهینه‌سازی مداوم ابعاد و جزئیات محصول‌های جدیدی مانند سرفیس پرو ۱۲ بودند. یکی از چالش‌های اصلی در طراحی این دستگاه، اتصال قلم سرفیس به پشت تبلت بود، به‌گونه‌ای که محکم در جای خود باقی بماند.

هدف اصلی تیم طراحی، قرار دادن قلم به نحوی بود که کاربران بتوانند آن را تنها با دو انگشت، جدا کنند، اما هنگام قراردادن تبلت در کوله‌پشتی، از جای خود جدا نشود. این تعادل برای راحتی کاربر و جلوگیری از گم شدن قلم در شرایط روزمره، بسیار مهم است. مهندسان با تست صدها ترکیب آهنربایی و جایگذاری قلم، برای رسیدن به نیرویی بهینه، تلاش کردند.

اثربخشی روش‌های بررسی‌شده، با دستگاه‌هایی سنجیده می‌شد تا نیروی لازم برای جدا کردن قلم را ثبت کنند. تیم طراحی با تنظیم دقیق آزمون‌ها، اطمینان حاصل کردند که طراحی‌های نهایی، تجربه‌ی یکسانی در همه‌ی دستگاه‌های سرفیس پرو فراهم کنند.

مدیریت گرما، چالشی کلیدی در طراحی دستگاه‌های الکترونیکی مدرن محسوب می‌شود. با افزایش قدرت پردازنده‌ها و قطعات سخت‌افزاری، میزان گرمای تولیدشده نیز به‌خصوص در دستگاه‌های فشرده‌ای مانند سرفیس پرو و لپ‌تاپ افزایش می‌یابد.

مایکروسافت در یک سال اخیر، تمرکز ویژه‌ای روی عملکرد و عمر باتری دستگاه‌های سرفیس لپ‌تاپ مجهز به پردازنده‌های کوالکام داشته است. این شرکت، معرفی آن‌ها را به‌عنوان رقیبی جدی برای مک‌بوک ایر در سر دارد. با وجود طراحی بدون فنِ سرفیس پرو جدید، تیم طراحان در سرفیس لپ‌تاپ ۱۳ اینچی جدید، از فن استفاده کرده‌اند تا تراشه‌ها تهویه‌ی سریع‌تری داشته باشند و در بازه‌ی عملکردی مناسبی باقی بمانند.

مهرداد عیسی‌لو

نتایج تکان‌دهنده: بهینه‌ترین لپ‌تاپ‌های ویندوزی دست‌کم ۴ سال از مک‌بوک عقب‌ترند

مطالعه '5

اگر گرمای تولیدشده به‌طور مؤثر دفع نشود، موجب کاهش عملکرد می‌شود؛ پدیده‌ای که در آن دستگاه برای جلوگیری از آسیب، سرعت پردازنده را کاهش می‌دهد. این موضوع، نه‌تنها عملکرد دستگاه را در انجام وظایفی مانند تدوین ویدیو یا چندوظیفگی مختل می‌کند، بلکه فشار واردشده به قطعات داخلی می‌تواند عمر مفید دستگاه را نیز کوتاه کند.

مایکروسافت برای هر دستگاه، متناسب با طراحی و کاربرد آن، راهکار تهویه‌ی خاصی را به‌کار می‌گیرد. سرفیس لپ‌تاپ که برای انجام وظایف سنگین‌تر طراحی شده است، از سیستم خنک‌کننده‌ی فعال با فن بهره می‌برد.

از سوی دیگر سرفیس پرو از طراحی بدون فن بهره می‌برد و برای خنک‌سازی، به سیستم خنک‌کننده‌ی غیرفعال متکی است. در این سیستم، مواد رسانای حرارتی مانند فلزات جاذب گرما، گرمای تولیدشده توسط پردازنده را جذب کرده و آن را به بدنه‌ی منیزیمی دستگاه منتقل می‌کنند. به این ترتیب، دما بدون استفاده از قطعات متحرک کنترل می‌شود.

خنک‌کننده‌های فعال، مانند فن، با جابه‌جایی هوا، گرما را دفع می‌کنند. در مقابل، خنک‌کننده‌های غیرفعال، مانند آلیاژهای جاذب حرارت، گرمای تولیدشده را به بدنه‌ی دستگاه منتقل می‌کنند تا تراشه به‌طور طبیعی خنک شود. به‌ بیان ساده، فن مثل کولر عمل می‌کند و هوا را به گردش درمی‌آورد، اما سیستم غیرفعال مثل یک اسفنج، گرما را جذب و به سطح دستگاه منتقل می‌کند تا تراشه به‌آرامی خنک شود. این تفاوت رویکرد تهویه، تقابلی بین عملکرد مناسب و مصرف انرژی است.

رویکرد استفاده از خنک‌کننده‌ی غیرفعال در تهویه، ضمن حفظ طراحی باریک و بی‌صدا، مصرف انرژی را کاهش می‌دهد. البته این رویکرد ممکن است در تهویه‌ی مورد نیاز هنگام انجام وظایف پردازشی طولانی‌مدت، به پای سیستم تهویه‌ی لپ‌تاپ نرسد.

وجود فن در داخل دستگاه، مایکروسافت را مجبور به شبیه‌سازی جریان هوا در سیستم تهویه کرده است تا اطمینان حاصل کند نمونه‌های اولیه، بدون کاهش زودهنگام سرعت (تراتلینگ)، به اهداف پردازشی ادعاشده می‌رسند. کاهش حرارتی عملکرد، زمانی رخ می‌دهد که دستگاه برای جلوگیری از آسیب ناشی از گرمای بیش‌ازحد، سرعت پردازش خود را کاهش دهد. این پدیده می‌تواند عملکرد را در وظایف سنگین محدود کند.

به‌منظور ارزیابی جریان هوا، مهندسان از دود استفاده می‌کنند. این روش، مشابه همان کاری است که بسیاری از یوتیوبرهای حوزه‌ی گیمینگ در کامپیوترهای شخصی، برای نشان دادن جریان هوای داخل کیس‌های مدرن استفاده می‌کنند. جریان دود مثل یک نقشه‌ی زنده، اجازه‌ی دنبال کردن جریان هوا را می‌دهد. اما پیش از انجام آزمایش، باید بخش‌هایی از دستگاه، با پلاستیک شفاف جایگزین شود تا مسیر عبور دود، مشخص باشد.

مهندسان پس از اطمینان یافتن از اثربخشی تهویه، نمونه‌ی اولیه‌ی فن را در یک محفظه‌ی حرارتی آزمایش می‌کنند. با تنظیم دما روی ۳۵ درجه‌ی سانتی‌گراد، عملکرد فن و سیستم تهویه در این سطح از گرما سنجیده می‌شود.

مایکروسافت دمای بخش‌هایی مانند ناحیه‌ی قرارگیری مچ دست روی لپ‌تاپ را اندازه‌گیری می‌کند تا دما در تمام سطوح زیر مقدار مجاز باقی بماند تا دستگاه همچنان برای استفاده راحت باشد. همچنین، مهندسان با دوربین‌های حرارتی، نقاط داغ را بررسی می‌کنند تا از تهویه‌ی مناسب در هر بخش از لپ‌تاپ اطمینان پیدا کنند.

مشاهده‌ی آزمایش‌های دقیق حرارتی و قلم سرفیس جذاب است، اما به‌پای هیجان آزمون‌های سنجش مقاومت نمی‌رسد. مهندسان مایکروسافت، مقاومت دستگاه‌های سرفیس را با انداختن و ضربه‌زدن به آن‌ها بررسی می‌کنند. از دوران اولیه‌ی تولید تبلت‌های این شرکت، آزمون سقوط در بازدید از آزمایشگاه‌های سرفیس دیده نشده بود، بنابراین جرئت مایکروسافت برای تکرار این آزمایش، از تصمیم آن برای رونمایی از دستگاه‌های مقاوم‌تر پرده برمی‌دارد.

اتاقک سقوط (Drop Chamber)، برای اعتبارسنجی داده‌های شبیه‌سازی مایکروسافت در مقابل سقوط دستگاه روی کف بتنی طراحی شده است. مهندسان با استفاده از دوربین‌های پرسرعت، لحظه‌ی برخورد را ضبط می‌کنند تا نقاط ضعف بدنه یا لولاها را شناسایی کنند. این اتاقک، نقشی کلیدی در توسعه‌ی باتری‌های قابل تعویض دستگاه‌های جدید این شرکت ایفا می‌کند تا هیچ سقوطی، به سوراخ شدن باتری منجر نشود.

مایکروسافت ادعا می‌کند که انداختن دستگاه سرفیس پرو ۱۲ اینچی از ارتفاع دو متری، روی کف چوبی، آسیب قابل توجهی در آن ایجاد نمی‌کند. رها کردن دستگاه از ارتفاع دو متری (معادل ارتفاعی بالاتر از شانه) شرایطی فراتر از لغزش از دست کاربر یا سقوط از میز را شبیه‌سازی می‌کند. هدف مایکروسافت، تنها بررسی شکستگی نیست، بلکه اطمینان از عملکرد دستگاه پس از ضربه است.

آزمون‌های سخت‌گیرانه‌ی طراحی، صرفاً نمایشی نیستند. مایکروسافت با تحلیل نقاطی که دچار فرورفتگی یا شکستگی می‌شوند، قسمت‌های ضعیف را تقویت می‌کند. برای مثال، امکان دارد بدنه‌ی منیزیمی، مستحکم‌تر یا لایه‌های جاذب ضربه به طراحی اضافه شود. این رویکرد با استانداردهای صنعتی مانند MIL-STD-810G (معمول در دستگاه‌های ضدضربه) نیز همسو است که شامل آزمون‌های سقوط، شوک و موارد مشابه می‌شود.

آلیاژ منیزیم، که در بدنه‌ی دستگاه‌های سری سرفیس مایکروسافت به‌کار می‌رود، انتخابی استراتژیک است که سبکی، استحکام و هدایت حرارتی مناسب را به‌صورت هم‌زمان فراهم می‌کند. این ماده نه‌تنها در برابر ضربه مقاومت خوبی دارد و انرژی ناشی از سقوط یا فشار را جذب می‌کند، بلکه با پراکندگی یکنواخت گرما، به خنک‌سازی مؤثر قطعات داخلی کمک می‌کند.

آزمایش بعدی، مقاومت دستگاه‌های این شرکت در مقابل تخلیه‌ی الکتریکی است. این آزمایش‌ها، اطمینان می‌دهند که کاربران تجربه‌های نامتعارفی مانند احساس ناخوشایند جرقه‌زدن یا اختلال در عملکرد درگاه USB بر اثر تخلیه‌ی الکترواستاتیک نداشته باشند.

مایکروسافت، تست‌های در نظر گرفته‌شده را فراتر از محدودیت‌های استاندارد انجام می‌دهد تا از مقاومت سخت‌افزار در شرایط حاد مطمئن شود. همچنین، این شرکت یک اتاقک مخصوص آزمون فرکانس رادیویی دارد که تداخل امواج را در محیطی ایزوله بررسی می‌کند.

اتاقی که بازدیدکنندگان در ادامه به آن راهنمایی شدند، پر از ربات‌هایی در اندازه‌های مختلف بود. در یک گوشه، رباتی بزرگ‌تر مشغول آزمایش حرکات لمسی روی صفحه‌نمایش سرفیس بود تا از عملکرد صحیح ژست‌های انگشت‌ها اطمینان حاصل کند.

چند قدم آن‌طرف‌تر، رباتی با قلم سرفیس مشغول نقاشی بود؛ صحنه‌ای که لبخند را بر لب تماشاگر می‌نشاند. همزمان با پنجاهمین سالگرد تأسیس مایکروسافت، بازوی رباتیک مشغول ترسیم طرحی خلاقانه بود. ربات‌های کوچک‌تر نیز در حال آزمایش فناوری‌های ردگیری کف دست و زوایای مختلف قلم بودند.

پس از تماشای ربات‌ها، تیم آزمایش سخت‌افزار مایکروسافت، بازدیدکنندگان را به یکی از ساکت‌ترین مکان‌های روی کره‌ی زمین برد که حضور در آن حس گرفتگی گوش را به‌همراه دارد. براساس گزارش مایکروسافت در سال ۲۰۱۵، اتاق بی‌پژواک (Anechoic Chamber) که زمانی رکورددار ساکت‌ترین محیط دنیا بود، به‌صورت معلق و جدا از فضای بیرونی طراحی شده است تا از نویزهای ساختمان‌های اطراف نیز ایزوله باشد. مایکروسافت از این اتاق برای آزمایش‌های صوتی سخت‌افزارهایش استفاده می‌کند.

البته مایکروسافت می‌توانست بلندگوهای معمولی را به لپ‌تاپ‌های سرفیس اضافه کند، اما مهندسان این شرکت ترجیح دادند با راهکاری هوشمندانه، فضای بیشتری برای ردیف کلیدهای عملکردی ایجاد کنند.

سطح بالای توجه به جزئیات، رویکرد آینده‌نگرانه‌ی مایکروسافت را در طراحی سخت‌افزارهای سرفیس برجسته می‌کند. طی دهه‌ی گذشته، این شرکت، دنیای طراحی کامپیوتر شخصی را با محصولاتی مانند سرفیس بوک یا سرفیس استودیو، دگرگون کرده است. اگرچه جدیدترین دستگاه‌های سرفیس از نظر ابعاد کوچک‌تر شده‌اند، بازدید از آزمایشگاه‌های مایکروسافت نشان داد که مهندسی چنین محصولاتی به تلاشی چشمگیر نیاز دارد. هرچند مایکروسافت به‌طور صریح به این استاندارد اشاره نمی‌کند، اما آزمون سقوط دو متری، تمرکز آن بر مقاومت در شرایط واقعی را نشان می‌دهد.

برای کاربران، استقامت بیشتر، به معنی قابلیت اطمینان بالا است. دانشجویانی که دستگاه را در کیف خود حمل می‌کنند یا متخصصانی که در محیط‌های کاری از آن استفاده می‌کنند، می‌توانند روی دوام و عملکرد پایدار سرفیس حساب کنند. کاربران امیدوارند که توجه دقیق به جزئیات در توسعه‌ی این نسل از دستگاه‌های سرفیس، نشانه‌ای از تعهد پایدار مایکروسافت به نوآوری‌های پیشرو در حوزه‌ی سخت‌افزار باشد تا سرفیس را به دستگاهی بهتر تبدیل کند.