75 de ani de la inventarea tranzistorului, dispozitivul care a schimbat lumea

Nu este o exagerare să spunem că lumea modernă a început acum 75 de ani într-un parc de birouri nedefinit din New Jersey, odată cu inventarea tranzistorului.

Aceasta a fost perioada de glorie a Bell Labs. Înființat ca brațul de cercetare al unei companii de telefonie, a devenit locul preferat al oamenilor de știință și al inginerilor până în anii 1940. Acest complex de birouri a adus inovație după inovație: radiotelescoape, lasere, celule solare și mai multe limbaje de programare.

• Test de cultură generală. Care este diferența dintre emoji și emoticoane?
• Jocul Pokemon Go a colectat în secret date de la utilizatori, dar cu ce scop?

Dar niciunul dintre aceste progrese nu a fost la fel de important ca inventarea tranzistorului.

Unii istorici ai tehnologiei au susținut că tranzistorul, creat la Bell Labs la sfârșitul anului 1947, este cea mai importantă invenție din istoria omenirii.

Inventarea tranzistorului a dus la un progres incredibil al omenirii

Indiferent dacă este adevărat sau nu, nu încape îndoială că tranzistorul a ajutat la declanșarea unei revoluții care a digitalizat lumea. Fără tranzistor, electronica așa cum o cunoaștem nu ar putea exista. Aproape toată lumea de pe Pământ ar experimenta o viață de zi cu zi foarte diferită.

„Tranzistoarele au avut un impact considerabil în țări la toate nivelurile de venit”, spune Manoj Saxena, membru senior al Institutului de Ingineri Electrici și Electronici din New Jersey.

„Este greu de subestimat impactul pe care l-au avut asupra vieții aproape tuturor persoanelor de pe planetă”, a spus Tod Sizer, vicepreședinte la Bell Labs din prezent.

Cum s-a ajuns la inventarea tranzistorului?

În termeni simpli, un tranzistor este un dispozitiv care poate porni sau opri un curent electric. Gândiți-vă la el ca la o poartă electrică care se poate deschide și închide de mii și mii de ori în fiecare secundă. În plus, un tranzistor poate crește curentul care trece prin el. Aceste abilități sunt fundamentale pentru construirea a tot felul de electronice, inclusiv computere, subliniază Popular Science.

În primul deceniu al erei tranzistoarelor, aceste puteri au fost recunoscute atunci când trei oameni de știință de la Bell Labs care au construit primul tranzistor (William Shockley, John Bardeen și Walter Brattain) au câștigat Premiul Nobel pentru Fizică în 1956. (În ultimele decenii, o mare parte din comunitatea științifică l-ar condamna pe Shockley pentru sprijinul său pentru eugenism și ideile rasiste despre IQ.)

Ce face un tranzistor?

Tranzistoarele sunt de obicei fabricate din anumite elemente numite semiconductori, care sunt utile pentru manipularea curentului. Primul tranzistor, de dimensiunea unei palme, a fost realizat dintr-un metaloid, germaniu.

La mijlocul anilor 1960, majoritatea tranzistoarelor erau fabricate din siliciu, element aflat chiar deasupra germaniului în tabelul periodic, iar inginerii grupau tranzistoarele în circuite integrate complexe: fundamentul cipurilor de computer.

Timp de zeci de ani, dezvoltarea tranzistoarelor a respectat o regulă generală cunoscută sub numele de legea lui Moore: numărul de tranzistoare pe care le poți grupa într-un circuit de ultimă generație se dublează aproximativ la fiecare doi ani. Legea lui Moore, un cuvânt la modă în lumea cipurilor de computer, a fost mult timp un clișeu în rândul inginerilor, deși este valabilă și astăzi.

Tranzistoarele moderne au o dimensiune de doar câțiva nanometri. Procesorul obișnuit din dispozitivul pe care îl utilizați pentru a citi acest articol are probabil miliarde de tranzistoare, pe un cip mai mic decât o unghie.

Cum ar arăta o lume fără tranzistoare?

Pentru a răspunde la această întrebare, trebuie să ne uităm la ce anume a înlocuit tranzistorul; în fond, nu era singurul dispozitiv care putea amplifica curentul.

Înainte de dominația sa, electronica se baza pe tuburi vidate: becuri, de obicei realizate din sticlă, care conțineau plăci încărcate într-un interior fără aer.

Tuburile cu vid au câteva avantaje față de tranzistoare. Acestea puteau genera mai multă putere. La câteva decenii după ce tehnologia a devenit învechită, unii audiofili jurau că dispozitivele de redare muzicală cu tub vidat sunau mai bine decât omologii lor cu tranzistoare.

Dar tuburile de vid sunt foarte voluminoase și delicate (au tendința de a se arde rapid, la fel ca becurile cu incandescență). Mai mult decât atât, de multe ori au nevoie de timp pentru a se „încălzi”, făcând din aparatele cu tub vidat un fel de radiatoare vechi care scârțâie.

Un înlocuitor pentru tuburile cu vid

Inventarea tranzistorului părea a aduce un înlocuitor convenabil. „Inventatorii tranzistoarelor credeau că acestea ar putea fi folosite în unele instrumente speciale și, eventual, în echipamente radio militare”, spune Ravi Todi, actualul președinte al Societății de Dispozitive Electronice IEEE.

Cel mai vechi dispozitiv cu tranzistare care a apărut pe piață a fost un aparat auditiv lansat în 1953. La scurt timp după aceea, a apărut radioul cu tranzistoare, care a devenit emblematic pentru anii 1960. Radiouri portabile cu tub vidat existau și până atunci, dar fără tranzistoare, radiourile portabile probabil nu ar fi devenit dispozitivul omniprezent care a oferit posibilitatea de a asculta muzică oriunde.

Dar chiar și în primii ani ai erei tranzistoarelor, aceste dispozitive au început să crească vertiginos atât în dimensiuni, cât și ca număr. Computerul de bord al programului Apollo, care i-a ajutat pe astronauți să-și orienteze nava prin intermediul manevrelor în spațiu, a fost construit cu tranzistoare. Fără el, inginerii ar fi trebuit fie să monteze un dispozitiv voluminos cu tub vidat într-o navă spațială înghesuită, fie astronauții ar fi trebuit să se bazeze pe comenzi de la sol.

Computerele din urmă cu 75 de ani versus computerele de acum

Tranzistoarele începuseră deja să revoluționeze computerele. Un computer construit chiar înainte de începerea erei tranzistoarelor, ENIAC, conceput pentru a efectua cercetări pentru armata americană, folosea 18.000 de tuburi vidate și umplea un spațiu de dimensiunea unei săli de bal.

În timp, calculatoarele cu tuburi de vid au fost instalate în camere mai mici. Chiar și atunci, UNIVAC I, din 1951,  costa peste un milion de dolari (fără a ține cont de inflație), iar clienții săi erau companii mari sau agenții guvernamentale cu multe date, precum Biroul de Recensământ.

Abia în anii 1970 și 1980, computerele personale, alimentate de tranzistoare, au început să intre în casele clasei de mijloc.

Inventarea tranzistorului a dus la apariția tuturor dispozitivelor moderne

Dacă inventarea tranzistorului nu s-ar fi petrecut, am fi trăit într-o lume în care un computer ar fi ceva ce poți folosi doar la serviciu, nu și acasă. Și nici vorbă de smartphone-uri, navigație portabilă, afișaje cu ecran plat, ecrane electronice de cronometrare din gări sau chiar simple ceasuri digitale. Toate acestea au nevoie de tranzistoare pentru a funcționa.

„Tranzistorul este fundamental pentru toate tehnologiile moderne, inclusiv pentru telecomunicații, comunicații de date, aviație și echipamente de înregistrare audio și video”, spune Todi.

Cum se prezintă următorii 75 de ani pentru tranzistoare?

Este greu de negat că lumea din 2022 arată foarte diferit față de lumea din 1947, în mare parte datorită tranzistoarelor. Deci la ce ar trebui să ne așteptăm de la tranzistori peste 75 de ani, în lumea lui 2097?

Este foarte greu de spus cu certitudine. Aproape toate tranzistoarele de astăzi sunt fabricate din siliciu, de unde și-a luat numele Silicon Valley. Dar cât va dura asta?

Tranzistoarele de siliciu sunt acum atât de mici încât inginerii nu sunt siguri că mai pot fi micșorate, ceea ce indică faptul că legea lui Moore poate avea un sfârșit. Iar cercetătorii cu grijă față de energie doresc să creeze cipuri de computer care utilizează mai puțină energie, parțial în speranța de a reduce amprenta de carbon din centrele de date și alte unități mari.

Tranzistoarele au un viitor incert

Tot mai mulți cercetători se gândesc la alternative la siliciu. Se gândesc la cipuri de computer care valorifică efecte cuantice ciudate și bucăți mici de magneți. Ei caută materiale alternative, cum ar fi germaniul, la forme exotice de carbon. Care dintre acestea va putea într-o zi să înlocuiască tranzistorul cu siliciu? Încă nu putem ști sigur.

„Nicio tehnologie nu poate satisface toate nevoile”, spune Saxena. Și este foarte posibil ca tehnologia definitorie a anilor 2090 să nu fi fost încă inventată.

Vă recomandăm să citiți și:

Unele companii investesc în dispozitive de citire a gândurilor pentru angajații lor

Traficul de la orele de vârf ar putea fi descongestionat cu Inteligență Artificială

Dispozitivele Bluetooth au o vulnerabilitate care permite hackerilor să acceseze locația utilizatorilor

Amazon intensifică utilizarea roboților, dar susține că are în continuare nevoie de oameni