خب رفیق، بیا یه سفر بزنیم به سال ۱۹۵۰؛ اون موقع‌ها خبری از لپ‌تاپ، گوشی هوشمند یا حتی کامپیوترهای کوچیک نبود. اما توی یه آزمایشگاه به اسم Bell Labs تو نیوجرسی، سه نفر خارق‌العاده یعنی جان باردین، والتر براتین و ویلیام شاکلی، روز ۳ اکتبر ۱۹۵۰، حق اختراع یه چیز فوق‌العاده رو گرفتن: ترانزیستور!
ترانزیستور اصلاً چی بود؟ ترانزیستور یه جور عنصر الکترونیکی بود که خیلی زود شد قلب تپنده دنیای الکترونیک و کامپیوتر. خب حالا بذار برات ریشه‌ی ماجرا رو بگم. قبلش شرکت AT&T توی شبکه‌های تلفن خودش واسه تقویت و انتقال سیگنال از قطعاتی به اسم تریود استفاده می‌کرد. تریودها می‌دونی چیا بودن؟ همون لامپ‌های شیشه‌ای قدیمی که توشون یه محیط خلأ بود و برق حسابی می‌خوردن و مدام داغ می‌کردن و زود هم می‌سوختن.
اون موقع رئیس Bell Labs، مروین کلی، دید اصلاً این تریودها به درد نمی‌خورن و دنبال یه راه‌حل بهتر گشت. اون به چیزی به اسم نیم‌رسانا یا «سِمی‌کنداکتور» علاقه‌مند شد. نیم‌رساناها موادی هستن که خاصیت برق‌رسونیشون بین عایق (که برق رد نمی‌ده مثل پلاستیک) و رسانا (مثل مس) قرار داره. البته یکی به اسم جولیس لیلینفلد قبلاً تو دهه ۱۹۲۰ یه چیزی شبیه ترانزیستور با نیم‌رسانا اختراع کرده بود ولی خب هم جنسش درست حسابی نبود و هم دانش فیزیکش کامل نبود، واسه همین کسی جدی نگرفتش!
بعد از جنگ جهانی دوم، تیم شاکلی مأمور پیدا کردن جایگزین تریود شد. اونا هی آزمایش ساختن، حتی سیلیکون رو ریختن توی فلاکس داغ! اما نتیجه‌ها زیادی دندون‌گیر نبود، تقویت صدا اون‌قدرا نداشت.
تا اینکه سال ۱۹۴۷، براتین و باردین اومدن به جای سیلیکون از ژرمانیوم استفاده کردن (ژرمانیوم هم یکی از اون عناصر دوست‌داشتنی تو جدول تناوبیه که واسه ساخت قطعات الکترونیکی عالیه!) و تونستن راز فیزیک نیم‌رساناها رو بهتر بفهمن. با کارشون تونستن یه مدل اولیه به اسم «ترانزیستور تماس‌نقطه‌ای» بسازن؛ یه فنر کوچیک دو تا ورق طلای نازک رو می‌ذاشت رو تکه ژرمانیوم و با دستکاری درست، صدا رو تا ۱۰۰ برابر تقویت می‌کرد! البته راه انداختنش خیلی با ظرافت و «ور رفتن» نیاز داشت!
اون موقع ویلیام شاکلی هم طرح «ترانزیستور پیوندی» رو رونمایی کرد که همین اختراع، پایه‌ی همه ترانزیستورهای مدرن امروزی شد.
ولی اصلاً راز ترانزیستور چیه؟ بذار یه جور ساده توضیح بدم: وقتی به نیم‌رسانا برق می‌دی، الکترون‌هاش حرکت می‌کنن و جاهایی که الکترون نباشه می‌شن «حفره‌ی مثبت». حالا بخش‌هایی از نیم‌رسانا داریم که یا بیشتر الکترون دارن (می‌شن “N-type”) یا بیشتر جاهای خالی دارن (می‌شن “P-type”). پس وقتی مثلاً یه سیم به نیم‌رسانا وصل بشه، جهت جریان بستگی داره که به کدوم نوع وصل شده؛ همه‌ی اینا یعنی ترانزیستور یه سوییچ (کلید) بی‌نهایت کوچیک و سریع شد که می‌تونست جریان رو قطع و وصل، یا تقویت کنه و اصلاً همین کلید زدن‌ها شد اولین قدم ورود به دنیای کامپیوترای مدرن.
شاید جالب باشه بدونی برای کامپیوترهای اولیه از همین لامپ‌های خلأ (تریودها) واسه سوییچ استفاده می‌کردن، ولی سریع داغ می‌کردن و می‌سوختن. ترانزیستورها نه تنها خیلی کوچیک‌تر و بادوام‌تر بودن، بلکه خیلی کم‌مصرف بودن؛ همین شد که دنیای کامپیوتر با سرعت نور متحول شد!
البته شاکلی شخصیت عجیبی داشت و بعداً داستانایی ازش می‌شنوی که هم رییس بدی بود، هم عقاید نژادپرستانه داشت. ولی این تیم سه‌نفره مشکلات رو کنار گذاشتن و هرکدوم رفتن دنبال راه خودشون؛ باردین رفت دانشگاه ایلینوی و شاکلی پایه‌گذار صنعت نیم‌رساناهای سیلیکونی تو «سیلیکون ولی» شد (همون جایی که الان قلب دنیای فناوریه). سال ۱۹۵۶ هم هر سه‌تاشون واسه همین اختراع، جایزه نوبل فیزیک رو بردن!
چند سال بعد، یک شیمی‌دان به اسم موریس تاننبام تونست اولین ترانزیستور سیلیکونی واقعی رو بسازه (سیلیکون الان هم پادشاه دنیای چیپ‌هاس!) و یه نابغه دیگه، جک کیل‌بی از تگزاس اینسترومنتز، اختراع اولین مدار مجتمع (Integrated Circuit) رو ثبت کرد؛ همون آی‌سی‌هایی که بدونشون عملاً هیچ چیپ کامپیوتری امروزی وجود نداره! دهه ۱۹۶۰ که رسید، دیگه کسی تو کامپیوترها سراغ لامپ خلأ نمی‌رفت.
و اینجا تازه ماجرا شروع شد: سال ۱۹۶۸ گوردون مور، مؤسس اینتل گفت ترانزیستورها هی دارن کوچیک‌تر می‌شن و قدرت چیپ‌ها داره هر دو سال دو برابر می‌شه؛ این موضوع معروف شد به قانون مور (Moore’s Law). قانون مور نزدیک چهل سال دنیای تکنولوژی رو به پیش برد، اما الان که دنیای هوش مصنوعی هی داره قوی‌تر می‌شه، دانشمندها دنبال عصر جدیدن: رایانه‌های کوانتومی!
رایانه کوانتومی یا Quantum Computer یعنی کامپیوتری که به جای بیت‌های صفر و یک سنتی، از «کیوبیت» یا حالت‌های کوانتومی استفاده می‌کنه که می‌تونن چند تا حالت رو همزمان داشته باشن؛ یعنی سرعت و قدرتش اصلاً قابل مقایسه با امروز نیست و شاید خیلی زود زندگی‌مون رو از این رو به اون رو کنه!
در نهایت، همه این پیشرفت‌های عجیب و غریب، از همون ترانزیستور ساده و کوچیکی شروع شد که سه تا مغز متفکر توی آزمایشگاه Bell ساختن؛ چیزی که شاید امروز توی هر دستگاه الکترونیکی حداقل میلیون‌ها تا ازش داشته باشیم.
منبع: +
