داستان ناشنیده ترانزیستور؛ چرا اولین کامپیوترهای شخصی مدیون صنعت سمعک هستند؟ - مجله پیکورو

نخستین قدم های ترانزیستور در دنیای واقعی

وقتی آزمایشگاه های بل (Bell Labs) در سال 1947 ترانزیستور را اختراع کرد، همه می دانستند که با یک دستاورد انقلابی طرف هستند. ترانزیستور می توانست جایگزین لامپ های خلاء (Vacuum Tubes) داغ، پرمصرف و شنماینده گردد. اما یک مشکل بزرگ وجود داشت: ساخت ترانزیستورهای اولیه فوق العاده گران بود، بازدهی فراوری پایینی داشت و عملکرد آن ها در دماهای مختلف چندان پایدار نبود. ارتش و شرکت های بزرگ مخابراتی حاضر نبودند روی فناوری نپخته ای که هنوز آزمایش خود را در بازار پس نداده بود، سرمایه گذاری سنگین نمایند.

در این میان، صنعت ساخت ابزارهای یاریی شنیداری با بحران جدی روبرو بود. سمعک های آن دوران از لامپ های خلاء مینیاتوری استفاده می کردند. این دستگاه ها نه تنها سنگین و بزرگ بودند، بلکه به دو نوع باتری مختلف برای کارکرد احتیاج داشتند که خیلی سریع خالی می شدند. ناشنوایان و کم شنوایان مجبور بودند جعبه های سنگین باتری را روی کمر خود ببندند و سیم های ضخیمی را تا گوش خود راهنمایی نمایند. صنعت سمعک به شدت تشنه تکنولوژی جدیدی بود که مصرف برق را کاهش دهد و میزان دستگاه را کوچک کند.

بازاری کوچک که تحولی بزرگ در نیمه هادی ها ایجاد کرد

شرکت های سازنده سمعک نخستین مشتریانی بودند که شجاعت پذیرش ریسک ترانزیستورهای اولیه را داشتند. شرکت raytheon که یکی از بزرگ ترین فراورینمایندگان لامپ های خلاء مینیاتوری بود، متوجه این پتانسیل شد. آن ها لایسنس فراوری ترانزیستور را از شرکت بل خریدند و در سال 1952 ترانزیستور ژرمانیوم (Germanium Transistor) مدل CK718 را روانه بازار کردند. تجاری سازی ترانزیستور با این قطعه کوچک وارد فاز جدیدی شد.

استقبال مردم از سمعک های ترانزیستوری بی نظیر بود. برای اولین بار، ابزار شنیداری آن قدر کوچک شده بود که کاملاً داخل یا پشت گوش قرار می گرفت و احتیاجی به حمل باتری های سنگین نداشت. در سال 1953، بیش از نیمی از سمعک های فروخته شده در ایالات متحده از ترانزیستور استفاده می کردند. این تقاضای ناگهانی، کارخانه ها را مجبور کرد خطوط فراوری ترانزیستور را توسعه دهند و روش های فراوری انبوه را بهبود ببخشند.

چگونه سمعک ها هزینه های فناوری نیمه هادی را پایین آوردند

قانون بنیادین اقتصاد فناوری می گوید تا زمانی که فراوری انبوه شکل نگیرد، قیمت ها کاهش پیدا نمی کند. صنعت سمعک دقیقا همین نقش را برای ترانزیستور ایفا کرد. با فروش صدها هزار ترانزیستور به سازندگان سمعک، مهندسان توانستند ایرادات خطوط فراوری را شناسایی نمایند، نرخ ضایعات را به شدت کاهش دهند و هزینه تمام شده هر ترانزیستور را از چند 10 دلار به چند دلار برسانند.

این افت قیمت و افزایش قابلیت اطمینان، راه را برای سایر صنایع باز کرد. اگر تجاری سازی ترانزیستور به وسیله صنعت سمعک انجام نمی شد، سرمایه گذاران ریسک پذیر هرگز وارد این حوزه نمی شدند. تا پیش از آن، ترانزیستور تنها یک آزمایش مجذوب کننده در آزمایشگاه بود، اما خریداران سمعک هزینه های رشد و بالغ شدن این فناوری را پرداخت کردند تا بعداً صنایع دیگر بتوانند از آن بهره مند شوند.

از گوش تا جیب؛ مسیر ورود ترانزیستور به رادیو و کامپیوتر

تجربه ای که مهندسان در ساخت سمعک های ترانزیستوری به دست آوردند، مستقیماً به اختراع رادیوهای ترانزیستوری جیبی منجر شد. شرکت تگزاس اینسترومنتس (Texas Instruments) که بعداً به یکی از غول های صنعت نیمه هادی تبدیل شد، با استفاده از تجربیات به دست آمده در فراوری قطعات برای سمعک، توانست اولین رادیوی ترانزیستوری تجاری (Regency TR-1) را در سال 1954 معرفی کند.

فروش میلیون ها رادیوی جیبی باعث شد صنعت نیمه هادی سرمایه کافی برای تحقیقات پیشرفته تر را به دست آورد. گام بعدی، جایگزینی ژرمانیوم با سیلیکون (Silicon) و در نهایت اختراع مدارهای مجتمع (Integrated Circuits) یا همان چیپ های الکترونیکی بود. تمام این مسیرِ دومینووار، با اولین جرقه ای آغاز شد که در صنعت ابزارهای یاریی شنیداری زده شده بود.

سوءبرداشت های تاریخی درباره منشأ پیدایش سیلیکون ولی

بسیاری از کتاب های تاریخ فناوری، نقش اول را در پیدایش سیلیکون ولی به سفارش های نظامی وزارت دفاع آمریکا در دوران جنگ سرد یا پروژه های فضایی نسبت می دهند. اگرچه بودجه های نظامی در دهه های بعد نقش بالادستی و مهمی ایفا کردند، اما آنالیز دقیق اسناد نشان می دهد که بستر اولیه بازار آزاد را صنعت تجهیزات پزشکی و سمعک فراهم کرد.

یک سوءبرداشت رایج دیگر این است که ترانزیستورهای اولیه بلافاصله در کامپیوترها به کار گرفته شدند. واقعیت این است که کامپیوترهای اولیه به دلیل احتیاج به پایداری صددرصدی، تا سال ها همچنان از لامپ های خلاء استفاده می کردند؛ زیرا ترانزیستورهای اوایل دهه 1950 هنوز به میزان کافی قابل اعتماد نبودند. این بیماران کم شنوا بودند که تحمل ایرادات احتمالی ترانزیستورهای اولیه را داشتند و اجازه دادند این فناوری در دنیای واقعی تکامل یابد.

چرا دانشمندان الکترونیک گوش انسان را پیچیده ترین الگوی پردازش می دانند؟

ارتباط صنعت سمعک و کامپیوتر یک طرفه نبود. همان طور که سمعک به تولد ترانزیستور یاری کرد، چالش های سیستم شنیداری انسان نیز باعث پیشرفت مهندسی کامپیوتر و پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) شد. گوش انسان بازه دینامیکی فوق العاده وسیعی دارد و می تواند کوچک ترین صداها تا غرش موتور هواپیما را پردازش کند. فشرده سازی این حجم از داده در یک دستگاه کوچک، مهندسان را مجبور کرد الگوریتم های ریاضی بسیار پیشرفته ای بنویسند.

امروزه همان الگوریتم هایی که برای جداسازی صدای انسان از نویز محیط در سمعک ها پیشرفته اند، در تراشه های هوش مصنوعی، هندزفری های مدرن و سیستم های تشخیص صوت کامپیوترها استفاده می شوند. در واقع، کوشش برای درک و بازسازی کارکرد گوش انسان، یکی از محرک های اصلی پیشرفت تکنولوژی پردازش سیگنال در علوم کامپیوتر بوده است.

اگر صنعت سمعک پیش گام نمی شد عصر اطلاعات چقدر به تاخیر می افتاد؟

اگر بازار سمعک وجود نداشت، احتمالاً ترانزیستور برای سال ها در کمد آزمایشگاه ها باقی می ماند یا فقط در پروژه های محدود و بسیار گران قیمت سفارشی استفاده می شد. بدون حضور یک بازار مصرفی که تشنه کوچک سازی و کاهش مصرف انرژی باشد، انگیزه مالی برای سرمایه گذاری میلیاردی روی کارخانه های فراوری نیمه هادی شکل نمی گرفت.

تاخیر در تجاری سازی ترانزیستور به معنای تاخیر در ساخت اختراعات بعدی مثل میکروپروسسورها، کامپیوترهای شخصی و اینترنت بود. می توان با قاطعیت گفت که دنیای مدرن دیجیتال، بخش زیادی از سرعت رشد خود را مدیون تصمیم شجاعانه مهندسان سمعک در اوایل دهه 1950 میلادی است.

پیشنهاد اختصاصی سردبیر (علیرضا مجیدی)

این مقاله مجذوب کننده و جالب بود؟! پس برای خواندن این نوشته های مرتبط کلیک کنید:

• راز اثر مهمانی شبانه و معضل سمعک های هوشمند؛ چرا پردازنده ها در تفکیک صدا شکست می خورند؟
• راز صندلی های آکوستیک دوران ویکتوریا؛ چگونه اشراف ناشنوایی خود را در مبلمان پنهان می کردند؟
• تاریخچه شیوع ویروس ماربورگ در سال 1967، فاجعه آزمایشگاه ماربورگ
• چرنوبیل بیولوژیک: دلیل نشت سیاه زخم در اسوردلوفسک و پنهان کاری شوروی
• تغییر استراتژی گوگل در عرضه لپ تاپ گوگل بوک Googlebook برای رقابت با مک بوک
• دلیل ارزش میلیون دلاری کارتریج های قدیمی نینتندو در بازار کلکسیونرها
• مرگ مالکیت دیجیتال؛ چرا سونی می تواند بازی هایی که برایشان پول داده اید را از شما بگیرد؟
• مسواک قبل یا بعد از صبحانه؟ آنالیز علمی برترین زمان مسواک زدن
• استراتژی اپل برای فراوری ردیاب سلامتی بدون نمایشگر و حذف صفحه نمایش
• اشتهای بی خاتمه برای هیچ؛ پارادوکس پیش خرید 100 دلاری GTA 6
• قبیله آموندوا در آمازون و ساختار مغزی شان که درک خطی از زمان ندارد
• ارتش باکتریایی؛ وقتی میکروبیوم روده، دیواره آئورت را می جود