Методические материалы, статьи

Будущие профессии транзистора

Чтобы лучше понять, что ждет транзистор (а вместе с ним и нас) в будущем, мы обратились за консультацией к эксперту — главному редактору еженедельного журнала «Computer Weekly «Владиславу Иосифовичу Шершульскому. У информационного агентства «ИнфоАрт«*, выпускающего этот журнал, достаточно амбициозные планы стать основным поставщиком российской компьютерной информации на международном рынке. Есть уверенность, что при помощи спутниковой связи и компьютерных сетей новости будут попадать в сеть с задержкой всего нескольких секунд. Есть и более необычная идея: включить в корреспондентскую сеть как можно больше корреспондентов-любителей, чтобы максимально расширить информационную базу. Перед вами — размышления В.Шершульского.

* Это компания, само существование которой было бы невозможно без использования новейших высокотехнологичных разработок. Уже семь лет она издает солидный печатный еженедельник для «корпоративных читателей», то есть для тех, кто применяет информационные системы в своей работе. Но кроме того, «ИнфоАрт «создал и развивает самые популярные ресурсы сети «Интернет» на русском языке — универсальную информационную службу www.infoart.ru и справочно-поисковый сервис www.stars.ru. Эту информационную службу можно рассматривать как современный аналог газеты и службы новостей — ее информация обновляется каждый час и распространяется по более чем сорока «зеркалам «во всех регионах России и СНГ. Справочно-поисковые службы вообще не имели аналогов (кроме библиотечных каталогов) до широкого развития Интернета. Это лучший способ найти необходимую информацию, даже если вы имеете только очень смутные догадки о том, что вам в действительности необходимо.

На вопрос о будущем транзистора я могу сказать одно: оно связано с медициной. Однако это моя любимая тема, поэтому оставим ее «на сладкое», а начнем разговор с других аспектов.

Одно из главных направлений жизни транзисторов сегодня — продолжающаяся миниатюризация. Понятно стремление конструкторов уменьшать размеры транзисторов и соединения, чтобы в небольшом устройстве их помещалось все больше и больше. Тогда у вас в кармане будет лежать все более быстрое и мощное устройство. Наиболее крупное достижение прошлого года в этой области — создание медной металлизации. Это сделали конструкторы фирмы IBM. Такой прорыв делает возможным уменьшение ширины соединений до 0,1 микрона. Сейчас Intel выпускает процессоры с технологией 0,25 и готовится перейти к 0,13 мкм — это число означает толщину проводников между миллиардами транзисторов в одной микросхеме. Но миниатюризация транзисторных схем таит в себе и неожиданности. На размерах 0,1 микрона становятся ощутимыми квантовые эффекты. Приходится учитывать не только туннельный эффект перебрасывания электронов, но и воздействие поляризации вакуума, так называемый эффект Казимира. При этом выход на уровень квантовых эффектов совсем не означает гибели транзисторов. Следует просто аккуратно учитывать эти эффекты, они хорошо считаются. Главная сложность заключается в том, что надо системы автоматического проектирования транзисторных микросхем научить квантовому мышлению. Внедрить квантово-полевые принципы на логическом уровне. Такие работы ведутся, есть опытные образцы, и через полтора-два года начнется промышленное производство подобных микросхем. Эти обстоятельства очень способствовали росту спроса на физиков-теоретиков, занимающихся самыми абстрактными проблемами квантовой теории поля.

Дальнейший путь развития транзисторных технологий — переход к устройствам, действующим на основе чисто квантовых свойств вещества. По сути дела, это будут одноэлектронные устройства — кластеры (группы) из нескольких сотен атомов, при воздействии на которые электрон станет испускаться или переходить на другой уровень, и это будет означать изменение состояния кластера. В устройствах, собранных человеческой рукой, перемещаются не рычаги и тумблеры, а один-единственный электрон. При всем скептицизме подобное (хоть и локальное) могущество рода человеческого радует.

Материалы для такой технологии выращиваются «в банке», как кристаллики соли или колонии бактерий. Происходит чисто синергетический эффект — возникает структура. Это трудно объяснить «на пальцах», но возникновение структуры в веществе оказывается энергетически более выгодным состоянием. При этом, варьируя химический состав смеси, в которой происходит рост, и величину приложенного электрического напряжения, можно получать структуры с заданными свойствами. Алюминий, к примеру, порождает структуры, которые не зависят от состава электролита. Подобные эксперименты ведутся уже лет пятнадцать, и многие страны (США, Япония, Великобритания и СНГ) достигли в них определенных успехов. Любопытно, что порой возникают фрактальные структуры. Одно из интереснейших свойств: такие структурированные поверхности не отражают радиоизлучения. Широко используются самые простые применения такого выращивания: возникают поверхности с отверстиями, готовыми под «ножки «микросхем.

Несколько лет назад английские физики в Королевском радарном центре обнаружили, что если электрохимически «травить «в подходящем электролите кремний, то возникает структура, излучающая свет под действием незначительных напряжений. Это прекрасная технология для создания полупроводниковых плоских дисплеев и серийных микросхем с оптической разводкой, то есть таких устройств, где информация передается не по проводам, а при помощи световых лучей. Не всегда ясна еще физика процесса возникновения света, но факт остается фактом.

Следующий шаг — выращивание не двумерных, поверхностных структур, а пространственных трехмерных образований. Техника выращивания аморфных стекол с примесями и вкраплениями была известна в России довольно давно. Оказалось, что она очень здорово подходит для выращивания транзисторных структур. Проблема пока в том, что не удается управлять процессом роста, как говорится, «что выросло, то выросло ». Но нет никаких сомнений, что проблема будет разрешена. А вот тогда будут выращиваться уже не микросхемы, а целые компьютеры. Причем прогресс в мире транзисторов происходит очень быстро, и речь идет о сроках два-три года максимум.

Выращивать таким образом можно не только транзисторы, но и «мелкоячеистые «фильтры для разделения изотопов или для очистки лекарств, но это отдельный, хоть и очень интересный разговор. А выращивание структур с атомными масштабами и заданными свойствами называется «нанотехнологией», и это область, которая будет доминировать в самых разных отраслях науки и техники в самом ближайшем будущем.

Наконец, добрались до медицины. Очень скоро крошечные компьютеры вместе с сотовыми телефонами будут находиться у каждого из нас на руке, а может, в каком-либо другом месте, медикам виднее. Поддерживая связь с медицинским центром, они будут информировать врачей, что с нами происходит в любой момент. Подобные транзисторные информаторы уже находятся на вооружении армии США. В их самом широком распространении заинтересованы страховые компании. Они могут помочь предотвратить сердечные приступы, приближение которых не чувствует человек, но заметит миниатюрное устройство. В сущности, примеры таких устройств уже известны — это электронные водители ритма для сердца. Новое поколение миниатюрных медицинских компьютеров сможет выполнять некоторые процедуры (вводить лекарства) и связываться с врачом. Они помогут разобраться в причинах гибели людей в автокатастрофах и других несчастных случаях. В общем, уверенность в полезности таких постоянных спутников-надсмотрщиков есть, и они наверняка появятся, вопрос лишь — когда? Медицина — это такая область человеческой деятельности, которая заботит всех без исключения, обороты средств в ней измеряются триллионами, поэтому транзисторы, безусловно, найдут здесь очень широкое применение. И порой — неожиданное.

Ведь транзисторы могут выполнять и более сложные функции, чем просто информационные. Микросхемы в специальных инертных корпусах с фрактальной структурой можно вживлять в конечности, лишенные подвижности из-за повреждения двигательного нерва. Подавая определенные электрические сигналы, можно добиться того, что поврежденный нерв буквально прирастет к микросхеме и она станет частью человеческого организма. Аналогичные опыты делаются и по вживлению транзисторов в глаза человека, лишенного зрения. Туда же встраиваются светодиоды. Конечно, это пока не зрение, но человек получает возможность отличать свет от темноты. И это для слепого человека — уже очень много. Пока такие эксперименты ведутся только в лабораториях. Сложность в том, что при недостаточно аккуратном воздействии транзисторы и токовые импульсы могут оказывать и вредное воздействие на человеческий организм. Но нет сомнений в том, что за такой технологией — будущее. Так что «киборги «- это не пустые фантазии кинематографистов, а реальные создания ближайшего будущего, правда, совсем не страшные.

Это, разумеется, далеко не все направления развития транзисторов на завтра. Они очень интересны, многообещающи и уже стоят на пороге наших домов. Транзисторы все глубже проникают в нашу жизнь в прямом и переносном смысле, без них она уже немыслима, и эта зависимость будет усиливаться. Скорее всего, чего-то самого увлекательного мы не знаем, не можем предсказывать и ожидать. От этого интересней жить.

Записал Александр Семенов

Владислав Шершульский



См. также:
Что такое социальные игры и есть ли они в клубе Вулкан
Нестандартные ситуации видео-покера и способы их решения
Лудомания: как делать ставки и не болеть ими
Секреты выигрышей в онлайн-казино
Любопытные факты об онлайн-казино,
о которых вы не знали

Amusement with Prizes – что это такое?
Несколько важных критериев при выборе пейнтбольного клуба
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005