Несколько поколений инженеров: специалистов по радиоэлектронике, физиков широкого профиля, программистов работали и трудятся по сей день над созданием компьютерной, мобильной техники. Первая ЭВМ была запущена ещё в 1943 году работниками компании IBM. Размеры машины составляли около 17 метров в длину и 2,5 метров в высоту, а вес - почти 5 тонн. Компьютер назвали "Марк I", и он умел: складывать, вычитать, умножать, делить ограниченный ряд чисел, тратя на каждую операцию от 3 до 16 секунд.
После окончания II Мировой войны компьютерная индустрия начала бурно развиваться. Во многом это произошло благодаря военным: они стремились к разработке новых типов вооружений и не скупились, выделяя большие средства на изучение электроники. Главными целями считались увеличение вычислительной мощи компьютеров и уменьшение их размеров.
Тупик в развитии радиоэлектроники. Причины. Появление транзистора
В конце Второй Мировой войны военные инженеры признавали, что традиционные электронные системы достигли предела своих возможностей. Крупные самолёты-бомбардировщики состояли из многих сотен ламп, десятки тысяч других элементов. Важно, что все компоненты соединялись друг с другом пайкой, это ухудшало надёжность, вызывало трудности во время поиска неисправностей. Единственным способом повлиять на ситуацию учёные называли уменьшение количества деталей в пределах одной схемы.
В 1948 году был изобретён полупроводниковый прибор - транзистор. Журналисты уже писали о новой технологической эре в электронной отрасли, предсказывали скорое наступление эпохи роботов, межгалактические полёты по Вселенной. Однако с заменой ламп на транзисторы решалась лишь проблема уменьшения массы оборудования. Но надёжность систем оставляла желать лучшего. И на протяжении 1950-1960 годов не удалось с помощью полупроводников решить проблемы: схемы были сложны для ремонта, особенно - с учётом их минимизации.
Первые успехи. Изобретение интегральной схемы
Джеффри Даммер (английский радиоинженер) первым подал идею о том, что в одном кристалле можно разместить множество электронных компонентов - транзисторов. Это произошло в 1952 году. Однако технологии тех времён не позволяли создать работающий чип. Прорыв произошёл в самом конце 50-х годов XX века. Главными "виновниками" стали:
-
Джек Килби - придумал основные принципы интеграции создал первые чипы;
-
Курт Леговец - придумал способы изоляции элементов в пределах одной микросхемы;
-
Роберт Нойс - разработал способ металлизации алюминием, что позволило легко соединять компоненты интегральных схем. Он же усовершенствовал метод изоляции.
Уже в 1960 году была создана первая полноценная интегральная микросхема. В 1961 году при создании космического корабля "Аполло" применялись интегральные микросхемы - около 5 тысяч чипов на один бортовой компьютер. Электроника занималась расчётами, органами управления корабля в космосе, навигацией. Интересно, что благодаря усилиям сотрудников НАСА и Пентагона стоимость производства одной интегральной микросхемы упала с 1000 долларов до 25 в среднем. Такое снижение себестоимости помогло затем наладить выпуск чипов для гражданских нужд.
В 1964 году интегральные микросхемы использовали в первый раз - был сконструирован и запущен в серию слуховой аппарат Arcadia. А по-настоящему прорывным стал 1971 год, когда на рынке появился калькулятор Pocketronic, не имеющий аналогов на тот момент. Стоимость первого гаджета составляла 150 долларов, его вес - чуть менее 1 кг. Экрана у калькулятора не было, результаты арифметических действий (всего четыре) печатались на бумаге. Однако уже через год было продано 5 миллионов Pocketronic.
В 1972 году сотрудники молодой фирмы Intel Corporation представили первый на тот момент универсальный чип. Это был Intel 4004, с которого началась эпоха персональных компьютеров.
Первые мобильные телефоны. Смартфоны. Борьба за размеры
Мысли о переносных средствах связи появлялись у конструкторов регулярно. Например, Георгий Ильич Бабат предлагал создать "монофон" ещё в 1943 году. Об этом была написана статья в блокадном Ленинграде и опубликована в журнале «Техника-Молодежи» № 7-8(1943). Учёный предлагал использовать для передачи сигнала радиоволны, при этом принцип организации связи предполагал, что абоненты не будут мешать друг другу.
Несмотря на это, отечественные технологии (на сегодняшний день) значительно отстают от западных, поэтому важно подготовить новое поколение, которое затем сумеет добиться успехов в разработке электроники, программного обеспечения, создания конкурентоспособной продукции: смартфонов, компьютеров, бытовой техники.
Экспериментальные образцы телефонов выпускались в разное время - в 40-60 годах XX века. Однако действительно полноценные серийные модели стали появляться на рынке лишь в начале 80-х. На территории России первым мобильным оператором стала компания «Дельта Телеком». Во время подключения абонентов им выдавалась трёхкилограммовая трубка Mobira - MD 59 NB2. Связь была дорогой - около доллара за минуту, а стоимость подключения (с аппаратом) - 4 тысячи.
В отличие от кнопочных телефонов смартфон "умеет" выполнять функции компьютера. Благодаря ему пользователь может отправлять сообщения, просматривать интернет-страницы, использовать мультимедийные приложения, запускать игры. Первые смартфоны были громоздкими, аккумуляторы быстро садились из-за повышенного энергопотребления. Но инженеры постоянно совершенствовали электронные компоненты.
За счёт чего происходит уменьшение габаритов гаджетов:
-
увеличение числа транзисторов на единице площади кристалла чипа;
-
уменьшения энергопотребления устройством;
-
изобретения ёмких и мощных аккумуляторов.
При создании самых тонких смартфонов производители используют технологии, применяемые для создания других устройств, например, электронных книг. Японская модель Card Keitai KY-01L обладает чёрно-белым "чернильного" типа экраном, работающим по принципу E-Ink. Благодаря этому удалось добиться толщины гаджета всего в 5,3 мм. При этом возможности смартфона уступают конкурентам - устройствам компаний Apple, Google. Зато дисплей потребляет минимум энергии и не требует мощной батареи.
Итоги. Перспективы разработок сверхтонких смартфонов
Уже сейчас разработчики электронных устройств анонсируют массовое появление гаджетов с гибкими и прочными экранами - flexible display. Благодаря отказу от применения стекла смартфоны будут ещё тоньше. Дизайнеры и инженеры-электронщики крупных производителей работают над созданием оптимального сочетания характеристик. Это одно из самых перспективных направлений в отрасли.
Преподаватели технопарка "Вертикальный взлёт" внимательно отслеживают все новости, связанные с появлением новых технологий. С учётом этого корректируются программы обучения детей. Мы предлагаем следующие направления:
-
робототехника;
-
программирование;
-
компьютерная графика, дизайн.
Благодаря небольшим группам и опытным преподавателям обучение происходит быстро и весело, а работа в команде позволит получить ценные навыки, которые пригодятся в дальнейшем.