Zašto se inovacije ne mogu planirati: priča o tranzistoru
Photo by Bermix Studio on Unsplash
Otkriće tranzistora promenilo je lice moderne tehnologije. Ali kako jedna tako jednostavna komponenta može biti osnova za tako veliku revoluciju kao što je računarstvo?
Inovacije se teško mogu planirati, a još teže od strane države. Na primer, jednostavno poboljšanje radija omogućilo je razvoj sve elektronike i računara.
Dugo putovanje tranzistora
Proučavanje električne energije klasifikuje materijale prema njihovoj otpornosti na struju. Oni sa malim otporom – provodnici poput bakra, propuštaju struju, dok su oni sa visokim otporom – izolatori, poput gume.
Međutim, primećujemo da se u određenim slučajevima ovaj otpor može kontrolisati.
Godine 1833. Faradej je shvatio da otpor metala opada sa temperaturom. Edvin Hol je 1879. otkrio Holov efekat koji glasi da se otpor metala menja u zavisnosti od magnetnog polja.
Džon Ambrouz Fleming je 1904. izumeo je prvu vakuumsku cev, uređaj koji omogućava da se struja pojača. Drugim rečima, struja male snage može da promeni otpor komponente u kojoj teče velika struja.
Sposobnost male struje da pokreće veću struju je kamen temeljac radio telekomunikacija. Radio hvata elektromagnetni signal u vazduhu i mora ga pojačati da bi se koristio u zvučniku. Vakumska cev je ključni element između antene i zvučnika radija.
Godine 1947. američki istraživači su otkrili poluprovodničke osobine silicijuma da bi napravili prvi tranzistor. Tranzistor je strujni pojačavač poput vakuumske cevi, ali jednostavniji, pouzdaniji, manji i jeftiniji. I tako je tranzistor zamenio je vakuumsku cev u radijima i radarima.
Snaga dolazi u brojevima
Tranzistor iz 1947. je veličine samo nekoliko milimetara, a njegovi prelazi stanja su gotovo trenutni. Dakle, matematičko svojstvo postaje zanimljivo.
Tranzistor prima snagu koju treba pokrenuti na ulazu (A), pogonski signal na ulazu (B) i pojačani signal na izlazu (C). U binarnoj logici, sa ulazima ili otvorenim ili zatvorenim, A i B moraju biti otvoreni za otvaranje C. Tranzistor se stoga može posmatrati i kao elementarni matematički operator koji se zove I. Varijanta tranzistora takođe postoji u suprotnom smeru koja se zove NAND (ne-AND).
Dokazano je da je sa dovoljno NAND operatora integrisanih zajedno, moguće je dizajnirati kolo koje obavlja bilo koju logičku funkciju.
Tako možemo da dizajniramo memorije, sabiranja, množenja i slično, iz NAND-a. A 1958. godine proizvedeno je prvo integrisano kolo. Ovo je industrijski proces koji omogućava da se sićušni tranzistori dizajniraju direktno na silikonskoj pločici.
Može se lako povezati hiljade NAND-ova na nekoliko centimetara i tako postići bilo koju logička funkcija.
Sve više tranzistora
Svaka logička funkcija može biti dizajnirana pod uslovom da su povezani dovoljno NAND tranzistora. Prvi fenomen pojave prisutan je sa nekoliko stotina tranzistora kako bi se napravili kalkulatori. Ili, opšte govoreći, precizno računanje
Krećući se ka hiljadu tranzistora, možemo dizajnirati programabilne logičke funkcije. Jedno integrisano kolo sada može imati nekoliko namena, u zavisnosti od toga kako je programirano.
Intel je 1971. godine objavio Intel 4004, prvi programabilni mikrokontroler sa 2.300 tranzistora. Danas, u Apple M2 procesoru postoji 65 milijardi tranzistora.
Ova spektakularna evolucija u broju tranzistora potvrdila je predviđanje Intelovog predsednika, Gordona Mura, koji je predvideo udvostručavanje broja tranzistora u računarima svakih šest meseci. Ova eksplozija otvorila je put računarstvu. Ova logička funkcija prisutna u našim procesorima sada omogućava programiranje bilo kog slučaja upotrebe.
Računarstvo je bilo moguće jer je veoma jednostavan element poput NAND operatora mogao biti proizveden i sastavljen u hiljadama, zatim milionima, a sada i milijardama na silikonskoj pločici širokoj nekoliko centimetara.
Zbog svog mnoštva, NAND operator može postati bilo koja logička funkcija, uključujući i programabilne logičke funkcije za upravljanje našim računarima i pametnim telefonima.
Uloga tranzistora danas je daleko od jednostavne zamene vakumske cevi u radiju.
*Tekst je prvo obajvljen na sajtu Contrepoints, a prenosimo ga uz saglasnost.
*Stavovi izraženi u kolumnama predstavljaju isključivo lične stavove autora, a ne stavove uredništva Talasa.
