اگه الان داری این مطلب رو با گوشی یا لپ‌تاپت می‌خونی، باید بدونی که همین دستگاه‌هات نتیجه‌ی یه تصمیم جسورانه روی کنجکاوی دانشمنداس! واقعاً همینه، داستان از جایی شروع شد که یه عده فیزیک‌دان در آزمایشگاه Bell تو سال ۱۹۴۷ با چندتا سیم طلایی نازک و یه تیکه ژرمانیوم (یه جور ماده نیمه‌رسانا که می‌تونه بسته به شرایط برق رو عبور بده یا نده) چیزی ساختن که بعدها بهش گفتن ترانزیستور.
این سه نفر: جان باردین، ویلیام شاکلی و والتر برتین اصل قضیه‌شون ساختن یه محصول نبود، اصلاً کسی اون موقع فکر نمی‌کرد چی ممکنه از این آزمایش‌ها دربیاد. سوال اصلی‌شون این بود: الکترون‌ها تو ماده‌های نیمه‌رسانا چطوری رفتار می‌کنن؟ هی آزمایش می‌کردن، هم با نظریه‌های پیچیده مکانیک کوانتومی (یعنی اون شاخه‌ای از فیزیک که مخصوص دنیای ذرات ریز مثل الکترون و فوتونه) کار داشتن، هم دست به ابزار بودن و با ژرمانیوم و سیم و کریستال سر و کله می‌زدن!
نتیجه؟ یه انقلاب واقعی: ترانزیستور باعث شد تا الکترونیک از لوله‌های خلأ سنگین و شکننده یه جهش اساسی به سمت دستگاه‌های کوچیک و پرسرعت کنه. ترانزیستور یعنی یه قطعه خیلی ریز که می‌تونه جای یه کلید برق خیلی سریع جریان رو قطع و وصل یا تقویت کنه. این خیلی ساده‌ست، اما همین تکنولوژی الان تو دل همه گوشی‌ها، ماهواره‌ها، کامپیوترها، اسکنرهای MRI، سیستم جی‌پی‌اس و حتی هوش مصنوعی که هوش مصنوعی هم یعنی ماشینایی که می‌تونن چیزهایی مثل فکر کردن یا تصمیم‌گیری رو شبیه‌سازی کنن، نشسته.
جالب اینجاست که مخترع‌ها دنبال محصول و پول نبودن، دنبال جواب دادن به سوالاتی بود که شاید خیلی‌ها به نظرشون بی‌فایده یا صرفاً «علمی» و بی‌سود می‌اومد. ولی همین تلاش‌ها باعث شد عصر اطلاعات متولد شه! تازه اول ماجرا بود، چون اولش از ژرمانیوم استفاده می‌کردن ولی بعد فهمیدن سیلیکون (که هم فراوون‌تره، هم پایدارتره) برای ساخت انبوه خیلی بهتره. اینطوری شد که ترانزیستورهای سیلیکونی اومدن و چیپ‌هایی که الان توی ناخنت جا میشن، ده‌ها میلیارد ترانزیستور سیلیکونی دارن، هرکدوم اندازه‌شون از یه ویروس هم کوچیک‌تره!
این ترانزیستورهای ریزتر و سریع‌تر باعث شدن بتونیم عملیات پیچیده‌ای مثل ذخیره داده، پردازش صدا و تصویر و اجرای هوش مصنوعی رو تو چند میلی‌ثانیه انجام بدیم. اصلاً همه زندگی دیجیتال‌مون رو مدیون همین اختراعیم. باورت میشه بازار نیمه‌هادی (یعنی کل صنعت ساخت این قطعات الکترونیکی پایه) الان بیشتر از نیم تریلیون دلار ارزش داره؟!
اما کل داستان فقط این نیست. اصل ماجرا اینه که این دستاوردها، حاصل سرمایه‌گذاری جسورانه روی علم پایه بودن—not محصول یه بیزینس پلن برای پول در آوردن سریع! مثلاً حدود یه چهارم تحقیقات ترانزیستور تو دهه ۵۰ تو Bell Labs توسط دولت آمریکا تامین مالی می‌شد. حتی اسمش رو هم از «Science: The Endless Frontier» (علم: مرزی بی‌انتها)، که گزارش معروفی بود و نشون می‌داد دولت باید تو تحقیقات پایه سنگ تموم بذاره، الهام گرفتن. این سرمایه‌گذاری‌ها باعث شد کلی تکنولوژی مثل انرژی هسته‌ای، لیزر، ابزارهای پزشکی و حتی هوش مصنوعی رشد کنه. کلی دانشجو توی دانشگاه‌ها با این پول‌ها تعلیم دیدن و خودشون بعداً تکنولوژی رو یه پله جلوتر بردن.
اما الان قضیه خیلی گل‌وبلبل نیست. مثلا بودجه پیشنهادی جدید دولت آمریکا قرار بود کلی هزینه‌های تحقیقات بنیادین رو کم کنه؛ از وزارت انرژی و بنیاد ملی علم گرفته تا حذف میلیاردها دلار گرنت، حتی برنامه‌های آموزشی STEM (یعنی حوزه‌هایی مثل علوم، تکنولوژی، مهندسی و ریاضی) هم آسیب دیده! خیلی دانشگاه‌ها مجبور شدن پذیرش دانشجوی کارشناسی‌ارشدشون رو متوقف کنن یا کارآموزی‌ها رو حذف کنن… خب معلومه این یعنی کم شدن فرصت برای نسل بعدی دانشمندها.
بذار از یه جای جذاب دیگه مثال بزنم: جان مک‌کارتی، کسی که اولین بار اصطلاح هوش مصنوعی رو معنا کرد و حتی تو MIT یکی از اولین گروه‌های هوش مصنوعی رو راه انداخت و زبان برنامه‌نویسی Lisp رو ساخت (که هنوز هم تو علم دیتا و هوش مصنوعی ازش استفاده میشه!). اون موقع کسی به هوش مصنوعی مثل الان اعتقاد نداشت، ولی همین کارهای پایه زمینه رو برای آینده‌ای گذاشت که حالا فناوری‌های هوش مصنوعی دنیا رو پر کردن.
یا موضوع شبکه‌های عصبی (یعنی سیستم‌هایی که روش‌شون الهام‌گرفته از مغز انسان هست و الان پایه یادگیری عمیق یا Deep Learning اند)؛ چند بار «زمستان هوش مصنوعی» اومد و عملاً کسی جدی نمی‌گرفتشون: یا داده کم بود، یا کامپیوترها زورشون نمی‌رسید! ولی دانشمندایی مثل جفری هینتون و جان هوپفیلد بی‌خیال نشدن. هوپفیلد تو سال ۱۹۸۲ یه مدل شبکه عصبی اساسی معرفی کرد که چند دهه بعد فهمیدن چقدر تاثیر داشته. جالب اینجاست جفتشون تو ۲۰۲۴ جایزه نوبل فیزیک گرفتن.
یکی از دلایل اینکه حالا شبکه‌های عصبی این‌قدر موفق شدن، چیپ GPU (واحد پردازش گرافیکی) هست. GPU اول واسه بازی‌های کامپیوتری ساخته شد، ولی دیدن تو هوش مصنوعی که باید کلی عملیات ماتریسی انجام بدی، خیلی به درد می‌خوره. این چیپ‌ها خودشون حاصل سال‌ها تحقیق تو علم مواد و فیزیک حالت جامد بودن: مثلاً مواد با دی‌الکتریک بالا، آلیاژهای سیلیکون کشیده و کلی تکنولوژی دیگه. و حتی الان مسیرهای جدیدی مثل ممریستورها (وسیله‌هایی که رفتار حافظه مثل سیناپس مغز دارن)، مواد فازی و دو‌بعدی، و دیوایس‌های اسپینترونیک (دستگاه‌هایی که به چرخش الکترون هم توجه می‌کنن) داره باز میشه.
پس واقعا هرچی ما از دنیای دیجیتال داریم، پای یه سری دانشمند کنجکاو و نهادهایی که به تحقیق پایه ایمان داشتن و پول خرج کردن وسط بوده. هیچ‌کدوم از غول‌های تکنولوژی مثل Nvidia، Microsoft، Apple، Amazon یا Alphabet بدون ترانزیستور شکل نمی‌گرفتن.
در نهایت، شاید نسل بعدی ترانزیستورها اصلاً شبیه سویچ یا کلید امروزی نباشن؛ شاید از مواد عجیب مثل مواد کوانتومی، ترکیبی یا ساختارهای سلسله‌مراتبی بیان بیرون، یا اصلاً با مفهومی که الان می‌شناسیم زمین تا آسمون فرق کنن. ولی یه اصل رو هیچ‌وقت نمیشه فراموش کرد: دانش بنیادی، آزادی عمل برای دنبال کردن سوالات بزرگ و پشتیبانی مالی جسورانه، همیشه می‌تونن انقلاب اساسی بعدی رو خلق کنن. آدمای کنجکاو، حمایت مالی و فرصت تجربه‌کردن… همین چیزاست که آینده فناوری رو می‌سازه!
نویسنده این متن جولیا آر. گریر، دانشمند علم مواد از Caltech هست که خودش یه زمانی از برگزیده‌های جوانان نوآور مجله MIT Technology Review بوده.
منبع: +
