انقلاب الکترونیک

پیام حیدری استاد مهندسی برق دانشگاه کالیفرنیا موضوع سخنان من در مورد تحول الکترونیک در قرن بیستم و بیست و یکم است. من مدیر آزمایشگاه مدارهای مجتمع در اندازه نانو هستم و در حال حاضر حدود ۱۲ دانشجوی دکترا دارم و می‌خواهم اینجا از همه دانشجوهای حاضر و قبلی خودم قدردانی کنم که همه کارهای ما با کمک آنها میسر شد. هدف موسسه ما جست‌وجو و تحقیق برای پیدا کردن ایده‌های خلاقانه سودمند در زمینه‌های نانو و میکروالکترونیک است. تعدادی از کارهایی که ما تا به حال موفق به انجام آنها شده‌ایم، به این شرح است. ما یکی از اولین گروه‌هایی بودیم که به طراحی و ساخت مدار مجتمع موج میلی‌متری در سیلیکون پرداخت. گیرنده‌ای که ما طراحی کردیم بالاترین فرکانس را در فناوری دیجیتال با ۲۱۰ گیگاهرتز داراست. بهترین بازدهی با کمترین نوع را در دنیا طراحی کردیم. بیش از ۱۵۰ مقاله چاپ کردیم و ۲۶ نفر از گروه من تا به حال دکترا گرفته‌اند.

الکترونیک مهم‌ترین نقش را در تحولات مدرن در زندگی انسان‌ها داشته و من اینجا مختصری از این اتفاقات را بیان می‌کنم. اول بار ماکسول دنیای فیزیکی جدیدی را کشف و معرفی کرد، او در مقاله اش نشان داد الکتریسیته، مغناطیس و نور که به ظاهر پدیده‌های بی ربطی بودند، در واقع ریشه یکسانی دارند و این تحقیق به ابداع لوله‌هایی انجامید که خود به اختراع رادیو و فناوری بی سیم منجر شد. ترانزیستور حدود سال ۱۹۴۷ اختراع شد، اختراعی که به عقیده بسیاری مهم‌ترین اختراع قرن بیستم است. این اختراع به نوبه خود به اختراع تعداد انبوهی از وسایل مختلف الکترونیکی انجامید. بعد از آن مدار مجتمع که در واقع قرار دادن تعداد زیادی ترانزیستور در یک فضای کوچک بود به وجود آمد و این امر کمک بزرگی به ساخته شدن وسایل الکترونیکی در ابعاد کوچک کرد. در مورد قدرت ترانزیستورها مور پیش‌بینی کرد تعداد ترانزیستور‌ها در یک مدار مجتمع هر دو سال دو برابر خواهد شد. این سرعت پیشرفت منجر به ابداع ریزپردازنده‌ها شد و در نهایت به اختراع گوشی‌های همراه انجامید. این مسیر همچنان در حال تحول است. در سطح مدار‌های مجتمع ما به دنبال روش‌های جدید و خلاقانه برای روبه‌رو شدن با موانع بر سر راه هستیم، به ویژه وقتی که فرکانس خیلی بالا است.

به نظر من الکترونیک ترکیب علم، مهندسی و هنر است. اولین قدم معادلات هست. مهندسی و طراحی مدار و در نهایت هنر را در بسته بندی نهایی می‌بینیم. همان‌طور که میکل‌آنژ از سنگ برای هنرش استفاده می‌کرد، ما سیلیکون را مورد استفاده قرار می‌دهیم. صنعت الکترونیک در گذشته و حال درخشان بوده و هست و در آینده حتی درخشان‌تر نیز خواهد بود. در آینده از الکترونیک می‌توان برای تغییر شکل علوم زیستی استفاده کرد.

به‌عنوان مثال یکی از پروژه‌هایی که من انجام داده‌ام، برقراری پل ارتباطی بین انسان و ماشین بود. الکترونیک همچنین می‌تواند برای حل مشکلات محیطی استفاده شود یا به کمک حل بحران و تقسیم انرژی بیاید. ارتباط کاربردی بین انسان و ماشین مثلا می‌تواند به یک بیمار قطع نخاعی کمک کند تا بتواند دوباره راه برود. برای این پروژه ما توانستیم ۸ میلیون دلار از مرکز ملی علوم بودجه بگیریم. البته این پروژه بین چند گروه تحقیقاتی مشترک است و به‌طور خلاصه ما سعی می‌کنیم سیگنال‌هایی که مغز هنگام راه رفتن می‌فرستند را مشخص کرده و به‌صورت بی سیم به یک روبات بفرستیم. این کار برای من خیلی جذاب است و همچنین به زمینه تخصصی من نزدیک است و می‌تواند به میلیون‌ها نفر کمک کند تا بتوانند دوباره راه بروند. در زمینه حل مشکلات محیطی، یک مثال حل مشکل کم آبی است که گیرنده‌های با دقت خیلی بالا می‌تواند سودمند واقع شود. این گیرنده‌ها مثلا میزان آبی که روی برگ و درخت در جریان است را اندازه می‌گیرند و با الگوریتم‌های پیشرفته مصرف آب را کنترل می‌کنند. در مهندسی حمل و نقل ما مشارکت الکترونیک را به وضوح می‌بینیم. خودروهای بدون سرنشین و فناوری رادار از این نمونه‌ها هستند. در نهایت در زمینه توزیع انرژی نیز می‌توان از الکترونیک بهره گرفت.