Chào mừng 1.269 thành viên mới của Not Boring đã tham gia cùng chúng tôi kể từ bài viết trước ! Hãy tham gia cùng 248.515 người thông minh và ham học hỏi bằng cách đăng ký tại đây:
Xin chào các bạn 👋 ,
Chúc mừng thứ Ba! Đã lâu không gặp.
Một tháng trước, tôi có gặp Sam D'Amico , người sáng lập Impulse Labs . Chúng tôi trò chuyện và quyết định cùng nhau viết một bài về công nghệ điện hiện đại.
Tôi nghĩ rằng mọi chuyện sẽ đơn giản: một vài biểu đồ cho thấy chi phí của ngăn xếp đã giảm bao nhiêu trong vài thập kỷ qua (thực tế là 99%), một vài câu chuyện về nhu cầu đối với một số sản phẩm nhất định thúc đẩy việc giảm chi phí đó, bada bing, bada boom.
Sau một tháng, hơn 100 giờ nghiên cứu và viết, và 40.000 từ, cuối cùng cũng hoàn thành.
Sam đã và đang truyền bá về Electric Stack, và nó đang tạo được tiếng vang. Mới hôm qua, Ryan McEntush tại a16z đã xuất bản một bài viết tuyệt vời về Electro-Industrial Stack , thảo luận về một số chủ đề chúng ta đang bàn luận ở đây. Chúng ta cần nhiều hơn nữa: việc có hàng trăm cuốn sách, hàng ngàn bài luận và hàng triệu dòng tweet về (và bởi) AI, nhưng lại có quá ít bài viết về chủ đề này, phản ánh những ưu tiên của người Mỹ cần phải thay đổi.
Bài luận này là đóng góp của tôi cho cuộc trò chuyện. Nó đi sâu vào lịch sử của Electric Stack, giới thiệu Electric Slide , đấu tranh với logic chiến lược của việc đặt cược tương lai vào AI, và kết thúc bằng sự lạc quan thận trọng về khả năng tái thiết và chiến thắng của nước Mỹ trong Kỷ nguyên Điện.
Nếu bạn muốn chuyển thẳng đến phiên bản trực tuyến: Đọc The Electric Slide Online
Nếu bạn muốn nó ở dạng PDF, bạn có thể tải xuống tại đây: Electric Slide PDF
Chúng ta hãy bắt đầu thôi.
Chương trình Not Boring hôm nay được mang đến cho bạn bởi… Vanta
Vanta giúp các công ty đang phát triển đạt được sự tuân thủ một cách nhanh chóng và dễ dàng bằng cách tự động hóa hơn 35 khuôn khổ, bao gồm SOC 2, ISO 27001, HIPAA, v.v.
Bắt đầu với Gói tuân thủ dành cho doanh nghiệp khởi nghiệp của Vanta , với các nguồn lực quan trọng giúp đẩy nhanh hành trình của bạn: danh sách kiểm tra tuân thủ từng bước, các nghiên cứu điển hình từ các doanh nghiệp khởi nghiệp phát triển nhanh và video theo yêu cầu với các nhà lãnh đạo trong ngành.
Cầu trượt điện
Một trong những phát triển thú vị hơn về AI là trong khi các công ty AI của Mỹ chủ yếu tập trung vào các mô hình trọng lượng đóng thì Trung Quốc lại đang xây dựng các mô hình trọng lượng mở .
Điều đó đặt ra câu hỏi: tại sao?
Trên thực tế, vấn đề rất đơn giản: nếu Trung Quốc không có quyền truy cập vào các con chip tiên tiến, thì trọng số mở là cách tốt nhất để khuyến khích cả việc áp dụng và phát triển hệ sinh thái.
Tôi nghĩ họ đang đặt cược vào một mục tiêu khác.
Vài năm trước, Isaiah Taylor , người sáng lập công ty hạt nhân Valar Atomics , đã nói với tôi một điều mà tôi vẫn luôn ghi nhớ:
Thực ra, mọi thứ xung quanh chúng ta chỉ có ba trụ cột, xét về hàng tiêu dùng. Chúng ta có năng lượng, trí thông minh và sự khéo léo .
Tôi sẽ khái quát hóa “khéo léo” thành “hành động”. Mọi thứ chúng ta nhìn thấy xung quanh mình, và sẽ thấy xung quanh chúng ta trong tương lai, đều là kết quả của tiềm năng thực hiện công việc (năng lượng), khả năng quyết định phải làm gì và làm như thế nào (trí thông minh), và khả năng điều khiển vật chất (hành động).
Về mặt kinh tế, năng lượng, trí tuệ và hành động là những yếu tố bổ sung mạnh mẽ cho nhau trong quá trình sản xuất bất cứ thứ gì.
Và theo câu nói bất hủ của Joel Spolsky, "Các công ty thông minh cố gắng biến những sản phẩm bổ sung của họ thành hàng hóa."
Nước Mỹ đang ngầm hoặc công khai đặt cược rằng bất kỳ ai giành được trí thông minh dưới dạng AI, thì sẽ giành được tương lai.
Trung Quốc đang đặt cược theo hướng khác: để trí thông minh thực sự có ý nghĩa, nó cần năng lượng và hành động.
Nếu bạn kiểm soát được năng lượng và hành động, việc sở hữu trí thông minh dồi dào sẽ củng cố vị thế của bạn.
Sau khi bắt kịp Hoa Kỳ về sản lượng điện chỉ trong năm 2010, Trung Quốc hiện sản xuất lượng điện gấp 2,5 lần so với chúng ta.
Nó cũng thống trị các công nghệ biến điện thành hành động: Electric Stack .
Nói một cách đơn giản: bất cứ thứ gì có thể chuyển sang điện đều có thể chuyển sang điện.
Các chi tiết rất quan trọng vì chúng tạo nên đường cong, và đường cong chính là số phận.
Mọi người đọc bài viết này có lẽ đều quen thuộc với Định luật Moore. Nhiều người trong số các bạn có lẽ cũng quen thuộc với các quy luật mở rộng trong AI, và bài học cay đắng của Rich Sutton. Bằng cách nào đó, như một phép màu, những đường cong kỹ thuật số này tự hoàn thiện, sự táo bạo của chúng thu hút nhân tài và vốn đầu tư để biến chúng thành hiện thực.
Những đường cong này cũng áp dụng cho thế giới vật chất.
Chúng ta đều quen thuộc với đường cong chi phí tấm pin mặt trời , trong đó năng lượng mặt trời đã giảm từ 130,70 đô la một watt vào năm 1975 xuống còn 0,31 đô la một watt ngày nay.
Mặc dù có một đường cong tương tự cho pin đến năm 2018 , nhưng không có đường cong nào cho các lớp khác của Electric Stack, cũng như không có một đường cong Electric Stack nào. Vì vậy, chúng tôi đã xây dựng chúng, với hy vọng rằng chúng sẽ thu hút mọi người xây dựng trên Electric Stack giống như Định luật Moore đã thu hút mọi người xây dựng trên máy tính.
Mỗi đường cong kể một câu chuyện.
Kể từ khi Sony bắt đầu tung ra pin lithium-ion vào năm 1991, giá pin đã rẻ hơn 98,7%, với mức giảm hàng năm là 12,5%.
Kể từ khi động cơ ổ đĩa cứng bắt đầu kết hợp nam châm neodymium Magnequench và Sumitomo vào cuối những năm 1980, chi phí truyền động điện từ đã giảm 98,8% từ 204 đô la/kW xuống 5 đô la/kW, với mức giảm hàng năm là 12,5%: 1
Và kể từ khi Texas Instruments thương mại hóa bộ vi điều khiển (MCU) và bộ xử lý tín hiệu số (DSP) trong máy tính và đồ chơi trẻ em vào cuối những năm 1970, chi phí để chạy một triệu lệnh mỗi giây (DMIPS) đã giảm 99,9%, với mức giảm hàng năm là 20% trong 35 năm qua:
Theo hiểu biết của chúng tôi, chưa ai từng xây dựng một sản phẩm tổng hợp từ những đường cong này: cân đều từng thành phần của Electric Stack để hiểu được chi phí xây dựng một sản phẩm điện hiện nay rẻ hơn bao nhiêu so với trước đây.
Chúng tôi đã xây dựng nó và gọi nó là: Electric Slide .
Tuy nhiên, không có bảng định mức vật liệu (BOM) nào của sản phẩm thực sự có chi phí linh kiện được tính toán cân bằng nhau, và không có hai BOM nào giống hệt nhau. Một chiếc Tesla Model 3 có thể dành 60% BOM cho pin. Một chiếc drone DJI Mavic 3 có thể dành 40% BOM cho việc tính toán. Vì vậy, chúng tôi đã tạo ra một cầu trượt điện tương tác mà bạn có thể chơi tại đây :
Conrad Bastable gọi bộ LEGO này là Nền tảng Điện. Để có một bài đọc sâu sắc và nghiêm túc về chủ đề này, hãy đọc bài luận của ông, "Forsaking Industrialism" ( Từ bỏ Chủ nghĩa Công nghiệp). Bài luận này mang ơn Conrad rất nhiều vì cả bài viết đó lẫn cuộc trò chuyện chúng ta đã có về Hyperlegible. Tôi sẽ tham khảo cả hai, dù rõ ràng hay ngầm hiểu, trong suốt bài viết.
Nói cách khác, trong nửa thế kỷ qua, các công nghệ trong Electric Stack đã trở nên rẻ và mạnh mẽ đến mức những công ty mới tham gia có thể tạo ra những sản phẩm hiệu suất cao hơn so với các công ty hiện tại. Điều này đúng với các công ty - đây là yếu tố then chốt cho luận án Tích hợp Dọc của tôi - và cũng đúng với các quốc gia.
Khi công nghệ Electric Stack ngày càng hoàn thiện, Trung Quốc có thể sản xuất nhiều hơn những gì thế giới mong muốn.
Không chỉ sản xuất linh kiện giá rẻ, các công ty như BYD, DJI và Huawei đã vươn lên trở thành những nhà tích hợp sáng tạo nhất thế giới. Trong quý 4 năm 2024, BYD đã vượt qua Tesla về doanh số. Theo IEA , "Trung Quốc tiếp tục là trung tâm sản xuất xe điện của thế giới và chiếm hơn 70% sản lượng toàn cầu."
Ngược lại, nước Mỹ đang có xu hướng nhấn mạnh quá mức vai trò của AI trong tương lai và đánh giá thấp vai trò của điện khí hóa.
Như tôi đã viết trong Chương 2 của Cơ sở : “Mặc dù trí thông minh đang nhận được mọi sự chú ý, tôi ngày càng tin rằng chúng ta đang bước vào Kỷ nguyên Điện . Ô tô, robot, xe bay, máy bay không người lái, thiết bị gia dụng, tàu thuyền - bất cứ thứ gì có thể chạy bằng điện đều đang chạy bằng điện, bởi vì điện hoạt động tốt hơn. Ngay cả trí thông minh cũng phụ thuộc vào khả năng tiếp cận điện.”
Nói rộng hơn, lập trường ngầm của Mỹ là: chúng ta sẽ chuyên về các công việc sáng tạo có giá trị cao như phần mềm, thiết kế chip và nghiên cứu công nghệ sinh học, trong khi các quốc gia khác, chủ yếu là Đài Loan và Trung Quốc, đảm nhiệm việc sản xuất với biên lợi nhuận thấp. Đây là một lập trường lỗi thời.
Sản xuất và thiết kế gắn bó chặt chẽ với nhau. Khi bạn tạo ra sản phẩm, bạn học cách làm cho chúng tốt hơn. Bạn sẽ biết được những phần nào của bộ khung cơ bản cần được cải thiện, cải thiện chúng và tạo ra những sản phẩm tốt hơn. Đây là chủ đề được nhắc đi nhắc lại trong câu chuyện về Bộ khung Điện của chúng tôi.
Texas Instruments đã chiến thắng trong cuộc chiến máy tính nhờ tự sản xuất vi điều khiển. Sony đã đưa pin lithium-ion từ quy mô phòng thí nghiệm lên quy mô thị trường đại chúng và cải thiện hiệu suất của chúng lên 50%. BYD đã sản xuất rất nhiều pin, sau đó bắt đầu sản xuất ô tô, và kiến thức sâu rộng về cả hai lĩnh vực này đã cho phép họ đặt cược vào LFP ngay từ đầu và phát triển Blade Battery, thứ mà họ đã dẫn dắt để thống trị thị trường xe điện. Không phải ngẫu nhiên mà DeepSeek về cơ bản có thể sánh ngang với OpenAI trên những con chip kém tiên tiến hơn nhờ việc thâm nhập sâu hơn vào phần mềm của NVIDIA so với bất kỳ ai khác.
Ashlee Vance, người đã viết cuốn sách về Elon Musk , gần đây đã viết rằng : "Hai câu chuyện thành công lớn nhất của ngành sản xuất Hoa Kỳ trong hai mươi năm qua là Tesla và SpaceX. Và đây chính là một vấn đề." Không có gì ngạc nhiên khi người ngủ trên sàn nhà máy và tuyên bố rằng nhà máy chính là sản phẩm, chưa kể đến vị doanh nhân nhiệt tình ủng hộ tích hợp theo chiều dọc nhất, lại chính là người điều hành cả hai công ty đó.
Như chúng ta sẽ thấy, những cải tiến giúp tạo nên Model 3 xuất phát từ kiến thức sâu rộng về tất cả các thành phần cấu thành nên Tesla và cách chúng hoạt động cùng nhau. Chính kiến thức này đã giúp Tesla vượt qua tình trạng thiếu hụt chip do COVID .
Tệ hơn nữa, nếu lợi thế của nước Mỹ nằm ở công việc sáng tạo có giá trị cao thì AI đủ khả năng mang lại sự thống trị về kinh tế và quân sự sẽ đóng gói và biến lợi thế đó thành hàng hóa.
Như tôi đã chỉ ra trong cuộc trò chuyện với Conrad , "Nếu bạn tin rằng lợi thế của nước Mỹ là IP và thiết kế và tất cả những thứ đó, thì thực tế là chúng ta đang chạy đua để biến chúng thành hàng hóa thực sự là vô cùng trớ trêu theo cách mà trước đây tôi chưa từng đánh giá cao."
Đây một lần nữa là lý do tại sao Trung Quốc lại cung cấp thông tin tình báo một cách công khai.
Theo Định luật Bảo toàn Lợi nhuận Hấp dẫn của Clayton Christensen, nếu trí tuệ trở thành hàng hóa, lợi nhuận sẽ chuyển sang các tầng liền kề của chuỗi giá trị, chẳng hạn như sản phẩm điện tử mà trí tuệ đó tồn tại. Một robot với bộ não được hàng hóa hóa có thể thu được nhiều lợi nhuận hơn trong chuỗi giá trị so với chính bộ não, đặc biệt nếu các mô hình nguồn mở đủ tốt.
Nói thẳng ra: trong Kỷ nguyên Điện tử, việc duy trì vị thế dẫn đầu về thiết kế mà không dẫn đầu về sản xuất không phải là một vị thế chiến lược mạch lạc, và vị thế này sẽ càng kém mạch lạc hơn khi bạn tin rằng AI sẽ ngày càng tốt hơn.
Và Kỷ nguyên Điện đang đến gần, vì các sản phẩm điện ngày càng tốt hơn và chúng sẽ ngày càng tốt hơn.
Là một phần công việc, tôi có thể nhìn thấy một chút về tương lai và từ những gì tôi thấy, các sản phẩm điện sẽ chiếm ưu thế trong những thập kỷ tới.
Vài tháng trước, tôi đã đi thử thuyền điện ArcSport của Arc trên Hồ Austin. Nó nhanh hơn, cua gấp hơn và êm hơn bất kỳ chiếc thuyền cao tốc nào tôi từng đi, và nó đã tự cập bến.
Vài tuần trước, tôi đã đến địa điểm thử nghiệm của Zipline tại California và tận mắt chứng kiến những chiếc máy bay không người lái giữ vị trí hoàn hảo nhờ động cơ điện có thể điều chỉnh lực đẩy hàng trăm lần mỗi giây với khả năng đồng bộ hóa hoàn hảo trên nhiều cánh quạt, nhờ hệ thống điện tử công suất chính xác và tính toán thời gian thực.
Máy chụp cộng hưởng từ (MRI), giống như những máy dùng để phát hiện sớm ung thư , hoàn toàn phụ thuộc vào nam châm điện mạnh mẽ và được điều khiển chính xác. Pin dân dụng, như của Base Power Company , không thể hỗ trợ nhà ở hoặc cân bằng lưới điện nếu không có Electric Stack. Robot, dù là robot công nghiệp hiện đại, robot phẫu thuật, robot lau sàn của Matic , hay robot hình người tương lai, đều được cấu thành từ động cơ servo, thiết bị điện tử công suất tinh vi, pin lithium và hệ thống tính toán tiên tiến.
Tất cả những sản phẩm này đều đã có mặt trên thị trường. Khi chi phí của Electric Stack tiếp tục giảm và hiệu suất ngày càng được cải thiện, các sản phẩm mới sẽ bước vào giai đoạn khả thi.
Ví dụ, Astro Mechanica có thể chế tạo máy bay siêu thanh hiệu quả, bởi vì động cơ điện đã đủ mạnh so với trọng lượng của chúng. Máy bay điện sẽ bắt đầu trở nên hợp lý khi pin ngày càng dày đặc và động cơ hiệu quả hơn. Ô tô bay cũng vậy. Và nếu chúng ta muốn robot hình người giá cả phải chăng, thậm chí hơn cả trí thông minh thông minh hơn, chúng ta cần pin, động cơ, bộ biến tần và vi điều khiển tốt hơn.
Trên thực tế, nếu chúng ta muốn AI đóng vai trò trong bất kỳ sản phẩm vật lý nào, trước tiên chúng cần được xây dựng lại trên Electric Stack để chúng có thể giao tiếp bằng ngôn ngữ của AI.
Tôi ngờ rằng một trong những lý do khiến nước Mỹ quá hào hứng với AI và ít quan tâm đến điện khí hóa (mà bằng cách nào đó đã bị chính trị hóa) là vì Electric Stack rất lộn xộn. Nó tồn tại trong thế giới thực.
Thật dễ dàng để tưởng tượng rằng một công nghệ kỹ thuật số kỳ diệu mà chúng ta chưa hiểu rõ nhưng dường như là tốt nhất có thể chữa lành một cách thần kỳ những gì chúng ta đang gặp phải. Nhưng khó có thể tưởng tượng được làm thế nào chúng ta có thể tái thiết và cải thiện một hệ thống công nghệ vật lý, liên kết chặt chẽ như vậy, một hệ thống đã mất hàng thập kỷ nghiên cứu, may mắn, sức mạnh thị trường, thiên tài và nỗ lực không ngừng để đạt được thành tựu này, và một hệ thống mà Trung Quốc đang thống trị hoàn toàn.
Đã qua rồi thời kỳ mơ mộng hão huyền. Thế giới cần được xây dựng lại.
Bất kỳ ai sở hữu Electric Stack đều có quyền xây dựng lại nó theo hình ảnh của họ.
Đường cong học tập là một hướng dẫn vô cùng hữu ích: chúng cho chúng ta biết mình đã ở đâu và quan trọng hơn là mình sẽ đi đâu.
Nhưng những đường cong quá trơn tru để có thể thực sự hiểu được. Sự trơn tru đó che giấu hàng tấn sự phức tạp: nghiên cứu, thất bại, sự trùng hợp ngẫu nhiên, các thỏa thuận kinh doanh, sản phẩm, quy hoạch công nghiệp, và sự khéo léo bằng cách nào đó, gần như không thể, đã kết hợp lại để tạo nên thế giới chúng ta đang sống.
Vì vậy, chúng ta cần phải đề cập đến cả hai và cần phải đi sâu hơn nữa để có thể cảm nhận thực sự về vấn đề này, về quy mô của cả phép màu và thách thức.
Nếu nước Mỹ muốn giành chiến thắng trong tương lai – không phải vì chúng ta muốn chiến đấu, mà vì chúng ta muốn duy trì vai trò là nền kinh tế lớn nhất và đổi mới nhất thế giới – chúng ta sẽ cần hội nhập theo chiều dọc. Chúng ta cần có khả năng sản xuất mọi bộ phận của Electric Stack, hiểu biết về cách xây dựng những sản phẩm tốt nhất từ khả năng đó, và khả năng mở rộng quy mô.
Việc khôi phục lại sức mạnh này sẽ không dễ dàng. Dường như gần như bất khả thi. Sẽ cần chính sách công nghiệp, đổi mới, sự hỗ trợ của chính phủ, nhu cầu của người tiêu dùng và một chút phép màu của thị trường tự do để thực hiện được điều đó. Hiện tại, chúng ta đang tự bắn vào chân mình.
Một điều chúng ta sẽ học được khi nghiên cứu lịch sử là nhu cầu về sản phẩm điện thúc đẩy quy mô, giảm chi phí và cải thiện hiệu suất.
Thật không may, điện khí hóa đã bị chính trị hóa một cách không cần thiết ở Mỹ, với những liên tưởng văn hóa che khuất thực tế chiến lược khó khăn. Mặc dù chính quyền hiện tại đã thể hiện sự hiểu biết về sản xuất điện thông qua các dự án năng lượng hạt nhân (EO) và tầm quan trọng của các linh kiện thông qua các khoản đầu tư như khoản 400 triệu đô la của Lầu Năm Góc vào MP Materials , việc cắt giảm các ưu đãi từ phía cầu đang làm suy yếu chính những đường cong học tập có thể khôi phục lại sự thống trị trong ngành sản xuất của Mỹ.
Nếu tôi là Tổng thống, tôi sẽ đảm bảo rằng mọi người Mỹ, nam, nữ, và trẻ em đều có xe điện, máy bơm nhiệt, máy bay không người lái, bếp điện từ và robot. Nhu cầu của người Mỹ có lẽ là động lực mạnh mẽ nhất thế giới, và là cơ hội tốt nhất để chúng ta đưa đủ lượng điện sản xuất về nước một cách kinh tế để duy trì sức cạnh tranh trong Kỷ nguyên Điện.
Hy vọng của tôi là bằng cách hiểu rõ hơn về lý do chúng ta rơi vào tình cảnh này, chúng ta có thể tránh được những sai lầm như thế này và xác định rõ hơn hướng đi tiếp theo.
Lộ trình
Đây không phải là một bài luận ngắn, cũng không hề nhẹ nhàng, ngay cả theo tiêu chuẩn của Not Boring. Có một vài lý do cho điều đó.
Trước hết và quan trọng nhất, xét đến tầm quan trọng của Electric Stack đối với thế giới hiện đại và tương lai của nó, chúng ta lại không hề quen thuộc với lịch sử và các chi tiết của nó.
Khi tôi nói "chúng ta", chắc chắn tôi đang nói về chính tôi. Như bạn có thể thấy, quá trình viết bài luận này liên quan rất nhiều đến những suy nghĩ kiểu "Ồ! Thì ra là vậy." Cũng giống như chúng ta cứ tự hào rằng AI sẽ sửa chữa mọi thứ, chúng ta cũng tự hào về các thành phần của Electric Stack chỉ dựa trên một tiêu đề đọc được trên WSJ hay một dòng tweet lướt qua trên trang cá nhân.
“Điều quan trọng là nước Mỹ không nên phụ thuộc vào Trung Quốc về pin!” Đúng vậy, nhưng tại sao, và chúng ta nên hợp tác ở mức độ nào? “Trung Quốc kiểm soát 90% sản lượng nam châm đất hiếm!” Vâng, được rồi, nhưng nam châm đất hiếm là gì, nó có tác dụng gì, tại sao chúng ta lại cần sản xuất chúng ở đây, và làm thế nào chúng ta có thể làm được điều đó? Tôi hy vọng rằng bằng cách đi sâu vào chi tiết lịch sử, chúng ta có thể có những cuộc trò chuyện sâu sắc hơn về tương lai.
Thứ hai, vì tôi thấy những điều này thật hấp dẫn. Câu chuyện đầy rẫy những huyền thoại ẩn giấu và những nghiên cứu điển hình về kinh doanh - những thành công và thất bại - định hình cách thế giới vận động.
Bất kỳ hy vọng nào về việc nỗ lực đúng đắn lần này đều đòi hỏi sự hiểu biết về những sai lầm (hoặc đúng đắn) trong quá khứ.
Cuối cùng, vì bản thân các đường cong kể chuyện, dự đoán tương lai và bằng cách đó, hiện thực hóa tương lai đó.
Các linh kiện cấu thành nên các sản phẩm điện hiện đại đã trở nên quá rẻ và hiệu suất cao đến mức những thứ hoàn toàn mới đang trở nên khả thi và tiết kiệm hơn mỗi năm. Và mặc dù chúng dường như ít có khả năng tiếp tục tồn tại vì phải tương tác với thế giới vật chất, nhưng bằng cách nào đó, chúng vẫn tồn tại. Mọi người vẫn luôn đánh giá thấp mức giá rẻ của năng lượng mặt trời; điều tương tự cũng đúng với hầu hết mọi thứ được xây dựng trên nền tảng Electric Stack.
Đó là một lý do khác để viết truyện ngoài việc chỉ đơn giản là thể hiện các đường cong. Mỗi câu chuyện đều cho thấy một cây công nghệ dường như đã chạm đến nhánh cuối cùng, trước khi ai đó, ở đâu đó thử nghiệm một phương pháp hóa học mới, thêm một nguyên tố mới, hoặc cấu hình các khối LEGO theo cách mà, đột nhiên, nó hoạt động, ít nhất là đủ, cho một sản phẩm cụ thể thực sự cần nó hoạt động theo cách đó... và phần còn lại là lịch sử. Các đường cong vẫn tiếp tục.
Bài luận như thế này có nguy cơ vẽ nên một trong hai bức tranh: hoặc là chúng ta phải làm mọi thứ trong khả năng của mình để đánh bại Trung Quốc hoặc là chúng ta đang tụt hậu quá xa đến mức không còn ý nghĩa gì nữa, rằng chúng ta chỉ nên tập trung vào trận đấu mà chúng ta có thể thắng, ngay cả khi đó không phải là trận đấu quan trọng nhất.
Tôi nghĩ các đường cong kể một câu chuyện lạc quan: rằng, phần lớn là nhờ khoa học phương Tây và sản xuất phương Đông, các công nghệ này hiện đã đạt đến điểm mà việc xây dựng một thế giới điện ngày càng trở nên khả thi về mặt kinh tế.
Đây là một bài viết dài, nhưng là bài viết mà tôi yêu thích khi nghiên cứu và viết trong tháng qua, và tôi nghĩ đây là nguồn tài liệu toàn diện nhất dành cho những ai muốn hiểu về quá trình chúng ta đến được đây và nơi chúng ta có thể đến trong Kỷ nguyên Điện.
Chúng tôi sẽ đề cập đến:
Lịch sử tóm tắt về Điện từ: Lực thúc đẩy Kỷ nguyên Điện.
Nguyên lý hoạt động của động cơ điện: Thiết lập những nguyên tắc cơ bản.
Pin Lithium-Ion: Li-Ion, NMC, NCA, Tesla, BYD, CATL và LFP.
Nam châm và động cơ điện: nam châm neodymium làm quay thế giới.
Thế kỷ của chất bán dẫn: sự ra đời của máy tính.
Hệ thống điện tử công suất và điều khiển: tự điều khiển điện.
Tính toán nhúng: vi điều khiển, DSP, ARM và RISC-V.
Bài học rút ra: Chúng ta có thể học được gì từ lịch sử của Electric Stack?
Xây dựng lại hệ thống điện: Cần những gì để xây dựng tương lai.
Nói rõ hơn: việc tái thiết Electric Stack ở phương Tây sẽ rất khó khăn, nhưng vẫn có thể thực hiện được. Nước Mỹ vẫn sở hữu những động cơ có nhu cầu và tính kinh doanh lớn nhất mà thế giới từng chứng kiến. Chúng ta sẽ cần vận hành cả hai ở mức khoảng một triệu vòng/phút.
Vậy nên, không dài dòng nữa, chúng ta hãy bắt đầu thôi. Và tất nhiên, chúng ta phải bắt đầu từ tận đáy, với một số kiến thức vật lý cơ bản.
Lịch sử tóm tắt của Điện từ học
Hai khám phá vật lý quan trọng nhất của thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20 có cùng một hình thức: hai thứ mà bạn nghĩ là khác nhau thực ra lại giống nhau.
Năm 1905, Einstein lần đầu tiên công bố công thức mà ngày nay được coi là nổi tiếng nhất trong vật lý: e= mc2 . Khối lượng có thể trở thành năng lượng; năng lượng cũng có thể trở thành khối lượng. Nhờ đó, bom nguyên tử và năng lượng hạt nhân đã trở thành hiện thực.
Bốn mươi năm trước, nhà vật lý người Scotland James Clerk Maxwell, khi mở rộng công trình của Faraday, Weber và Kohlrausch, đã đưa ra một công thức tương đương ít được trích dẫn nhưng không kém phần quan trọng: c=1/√μ0ε0 . Điện và từ là một trường; ánh sáng là sóng của nó .
Maxwell đã chỉ ra cách điện trường và từ trường tương tác như một môi trường liên tục. Vào những năm 1890, nhà vật lý người Hà Lan Hendrik Antoon Lorentz đã giới thiệu mô hình electron của vật chất, chứng minh cách các phương trình Maxwell dự đoán hành vi điện, từ và quang của vật liệu thực tế, từ độ dẫn điện của kim loại và khí đến các chi tiết tinh tế của quang phổ của chúng.
Lorentz đưa ra giả thuyết về electron vì toán học của ông cần những hạt mang điện cực nhỏ để các phương trình Maxwell phù hợp với hành vi của chúng. Năm 1897, nhà vật lý người Anh Sir JJ Thomson đã chứng minh sự tồn tại của chúng bằng thực nghiệm.
Trong khi xây dựng lý thuyết electron của mình, Lorentz đã xây dựng công thức lực tác dụng lên điện tích q chuyển động với vận tốc v trong trường E (điện) và trường B (từ): F = q(E + v×B).
Nhờ vậy mà động cơ điện, máy bay không người lái và xe điện đã trở nên khả thi.
Động cơ điện là một loại bộ truyền động điện (thiết bị chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học). Bản thân bộ truyền động là một tập hợp con của bộ chuyển đổi hoặc thiết bị chuyển đổi năng lượng, có chức năng chuyển đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.
Electric Stack chuyển đổi điện năng thành chuyển động , cũng như thành nhiệt (bếp từ), thành từ trường (máy MRI), thành ánh sáng (màn hình LED), thành âm thanh (loa), và ngược lại thành điện (phanh tái tạo). Chính tính linh hoạt này, khả năng chuyển đổi năng lượng điện thành bất kỳ dạng công việc hữu ích nào với sự kiểm soát chính xác, đã mang lại cho Electric Stack... sức mạnh to lớn.
Quá trình đốt cháy chuyển đổi năng lượng hóa học thành nhiệt và chuyển động với tổn thất đáng kể và khả năng kiểm soát kém. Hệ thống điện từ có thể chuyển đổi năng lượng giữa các dạng với hiệu suất và độ chính xác đáng kinh ngạc.
Đây là lý do tại sao hầu như mọi thứ đều có thể chuyển sang điện: Lý thuyết trường thống nhất của Maxwell đã cung cấp nền tảng toán học cho việc kiểm soát năng lượng, và phương trình lực Lorentz chi phối mọi tương tác giữa điện, từ và vật chất. Với điều khiển điện từ, bạn có thể làm chủ quá trình chuyển đổi năng lượng. Làm chủ quá trình chuyển đổi năng lượng, và bạn có thể làm lại hầu như mọi thứ.
Nhưng “thực tế thì mọi thứ” đều rất phức tạp (ngay cả với bếp từ), vì vậy để hiểu được nguyên lý hoạt động của Electric Stack, chúng ta sẽ phân tích cách hoạt động của động cơ điện.
Động cơ điện hoạt động như thế nào
Nếu muốn, ngay bây giờ, bạn có thể chế tạo một động cơ cực chậm chỉ với ba nam châm vĩnh cửu. Nam châm vĩnh cửu thực chất chỉ là nam châm thông thường mà bạn đang nghĩ đến khi tôi nói nam châm. Nó "vĩnh cửu" vì nó luôn có từ tính; bạn không thể bật tắt nó.
Đục một lỗ ở giữa một trong hai cực, giữa cực bắc và cực nam của nó, rồi luồn một trục qua lỗ đó. Đây chính là rô-to .
Lưu ý rằng bạn không hề quay. Năng lượng của bạn không hề quay. Bạn chỉ đang di chuyển các nam châm.
Rory Sutherland giải thích những lợi thế của điện một cách đầy màu sắc:
Đối với ô tô và bất kỳ loại sản phẩm nào chuyển hóa năng lượng thành công việc hữu ích, chi phí vật lý đều nằm ở phía Electric Stack.
Tất nhiên, chi phí vật lý của động cơ thủ công này thật tệ hại, tệ hơn cả việc không có động cơ. Sẽ dễ dàng hơn nếu bạn tự xoay trục (thêm một câu đùa về việc bạn đã luyện tập nhiều như thế nào ở đây). Nhưng đây là một mô hình đồ chơi tốt, bởi vì Electric Stack thay thế từng bộ phận trên bằng công nghệ hiện đại để giúp động cơ quay nhanh hơn và đều hơn, để ngày càng giỏi hơn trong việc điều khiển các lực điện từ hướng đến trạng thái cân bằng.
Động cơ điện (nam châm điện) thay thế stato nam châm vĩnh cửu. Thay vì di chuyển vật lý các nam châm vĩnh cửu, nam châm điện có thể điều khiển (cuộn dây có dòng điện chạy qua) tạo ra từ trường quay có thể điều chỉnh để đạt được mô-men xoắn và tốc độ tối ưu.
Nam châm Neodymium-Sắt-Boron (NdFeB) thay thế nam châm ferrite có sẵn trong các rotor, mang lại cho bạn tỷ lệ kích thước trên cường độ, tích năng lượng cực đại (BHmax), độ từ dư (cường độ từ trường) và độ kháng từ (độ khó khử từ) tốt hơn nhiều.
Pin lithium-ion thay thế năng lượng bạn dùng để chuyển đổi cực tính của stato. Chúng truyền dòng điện qua các cuộn dây, và theo khám phá của Maxwell và Lorentz, chúng biến chúng thành nam châm, hay còn gọi là nam châm điện.
Điện tử công suất thay thế bàn tay bạn để bật công tắc. Thay vì dùng tay để bật nam châm, các công tắc bán dẫn tinh vi sẽ đảo dòng điện hàng nghìn lần mỗi giây, bật và tắt nam châm điện với độ chính xác hoàn hảo.
Tính toán thay thế mắt và khả năng ra quyết định của bạn. Cảm biến phát hiện chính xác vị trí của rotor, và bộ vi xử lý tính toán thời điểm hoàn hảo cho mỗi lần chuyển đổi, tối ưu hóa hiệu suất, tốc độ và độ mượt mà theo thời gian thực.
Bốn công nghệ này kết hợp với nhau sẽ biến động cơ thủ công không thực tế của bạn thành một thứ có thể quay 20.000 vòng/phút đáng tin cậy trong nhiều năm, cung cấp khả năng kiểm soát mô-men xoắn chính xác và chuyển đổi năng lượng điện thành chuyển động cơ học với hiệu suất trên 95%.
Việc hiểu cách thức hoạt động của ngăn xếp này rất quan trọng đối với mọi thứ chúng ta sẽ thảo luận tiếp theo, nên chúng tôi sẽ không phật lòng nếu hình vẽ tay không giúp ích gì. Video này đã có 21 triệu lượt xem và là một bài học cơ bản hữu ích:
Và nếu bạn muốn hiểu cách hoạt động của động cơ DC không chổi than hiện đại với nam châm neodymium, hoặc thậm chí tự làm một cái (!), thì bài viết này cũng rất hữu ích:
Tất cả các sản phẩm kết hợp Electric Stack đều sử dụng các khối xây dựng và khái niệm giống nhau theo những cách khác nhau.
Ví dụ, bếp từ sử dụng thiết bị điện tử công suất, máy tính, pin (trong trường hợp của Impulse) và cuộn dây điện từ, nhưng không có nam châm vĩnh cửu; bản thân chảo kim loại hoạt động như "rôto" và từ trường thay đổi tạo ra dòng điện trực tiếp trong chảo, tạo ra nhiệt.
Pin Lithium-Ion
Vào tháng 8 năm 2022, người bạn Noah Smith của chúng tôi đã tuyên bố rằng đây sẽ là Thập kỷ của Pin .
Ông viết: “Lý do cơ bản khiến pin trở nên quan trọng như vậy đơn giản là vì công nghệ đã được cải thiện vượt bậc”.
Kể từ năm 1991, chi phí pin lithium-ion tính theo đô la/kWh đã giảm 98,8%, trung bình 12,5% mỗi năm.
Nghiên cứu pin
Năm 1976, ông đã tạo ra pin lithium có thể sạc lại đầu tiên, và sau này ông đã chia sẻ giải Nobel Hóa học năm 2019 .
Mỗi loại pin đều có một cực dương ở một bên và một cực âm ở bên kia, giữa chúng là chất điện phân .
