دانشمندان موفق به ساخت شتاب‌دهنده ذره سیلیکونی شدند

شتاب‌دهنده

شتاب‌دهنده‌های ذرات همانند برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC)، به‌شدت مفید و به‌طورمعمول نیز بسیار بزرگ هستند. این ابزارها برای مطالعه برخی از مباحث پایه‌ای فیزیک ذرات مورداستفاده قرار می‌گیرند. حال، دانشمندان موفق شده‌اند تا یکی از این ابزارها را در یک تراشه سیلیکونی جای دهند.

همان‌طور که شاید انتظار داشته باشید، این ابزار جدید همانند مدل بزرگ‌تر خود قدرتمند نیست، اما هنوز هم این تراشه شتاب‌دهنده می‌تواند برای محققانی که توان دسترسی به تجهیزات غول‌پیکر را ندارند، بسیار مفید واقع شود.

درحالی‌که این مدل اولیه هنوز یک نسخه آزمایشی است، اما تیم سازنده آن امیدوار هستند که با برداشتن این قدم بتوانند جایگزین‌های فشرده‌تری را برای شتاب‌دهنده‌های غول‌پیکر ذرات مانند: LHC و آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی SLAC، تولید کنند.

جلنا وکویچ (Jelena Vuckovic)؛ مهندس برق از دانشگاه استنفورد می‌گوید: “بزرگترین شتاب‌دهنده‌ها همانند تلسکوپ‌های قدرتمند هستند. تعداد کمی از آن‌ها در سرتاسر جهان وجود داشته و دانشمندان برای استفاده از آن‌ها باید به مراکزی همانند SLAC مراجعه کنند. ما می‌خواهیم که شتاب‌دهنده‌ها را کوچک‌سازی کنیم تا بدین شیوه این ابزارهای تحقیق بیشتر در دسترس قرار گیرند.”

جهت نیل به این هدف، دانشمندان به‌جای شتاب‌دهی مرسوم امواج ماکروویو در تجهیزاتی مانند SLAC، از امواج بسیار کوتاه‌تر لیزر استفاده کرده‌اند.

آن‌ها با استفاده از سیلیکون، کانال‌هایی را در مقیاس نانو (با پهنایی کمتر از موی انسان) ایجاد کرده‌، فضایی خلا را در آن‌ها تعبیه و سپس با استفاده از پالس‌های فروسرخ، الکترون‌ها را به درون آن سوق داده‌اند (سیلیکون پرتوهای مادون‌قرمز را به خود جذب نمی‌کند).

دانشمندان برای طراحی این شتاب‌دهنده ذرات، از روشی به نام مهندسی معکوس استفاده کرده‌اند. آن‌ها ابتدا میزان انرژی آزادشده را تعیین کرده و سپس با مهندسی معکوس، ساختارهای نانو را که توان حمل این انرژی را دارند، ایجاد می‌کنند.

درحالی‌که شتاب‌دهی لیزری پیش‌تر نیز مورد آزمایش قرار گرفته، این اولین باری است که دانشمندان توانسته‌اند که کل یک سیستم شتاب‌دهی را در چنین فضای کوچکی جای دهند. این پیشرفت تا حدی به دلیل کمک الگوریتم‌های رایانه‌ای جهت طراحی این ساختار صورت گرفته است.

شتاب‌دهنده

فیزیکدان رابرت بایر (Robert Byer)، از دانشگاه استنفورد به مجله Scientific American گفت: “شما نه‌تنها مجبور هستید که توانایی پرتوهای لیزری در رابطه با الکترون‌ها را در این ساختار بسیار کوچک نشان دهید، بلکه باید الکترون‌ها را نیز تولید کرده و سپس آن‌ها را از طریق همان کانال، منتقل کنید.”

خبر خوب این است که این کار باعث می‌شود تا محققان آسان‌تر و ارزان‌تر به این فناوری دسترسی داشته باشند. دانشمندان می‌توانند این فناوری را در زمینه‌های شیمی، زیست‌شناسی و علوم مواد به‌کار گیرند. کسانی که این فناوری را توسعه داده‌اند، آن را به رایانه‌های خانگی تشبیه می‌کنند که جایگزین رایانه‌های غول‌پیکر شده‌اند؛ کامپیوترهای بزرگی که تمامی فضای اتاق را اشغال می‌کردند.

این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.

نوشته دانشمندان موفق به ساخت شتاب‌دهنده ذره سیلیکونی شدند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

دانشمندان موفق به ساخت شتاب‌دهنده ذره سیلیکونی شدند

شتاب‌دهنده

شتاب‌دهنده‌های ذرات همانند برخورد دهنده بزرگ هادرون (LHC)، به‌شدت مفید و به‌طورمعمول نیز بسیار بزرگ هستند. این ابزارها برای مطالعه برخی از مباحث پایه‌ای فیزیک ذرات مورداستفاده قرار می‌گیرند. حال، دانشمندان موفق شده‌اند تا یکی از این ابزارها را در یک تراشه سیلیکونی جای دهند.

همان‌طور که شاید انتظار داشته باشید، این ابزار جدید همانند مدل بزرگ‌تر خود قدرتمند نیست، اما هنوز هم این تراشه شتاب‌دهنده می‌تواند برای محققانی که توان دسترسی به تجهیزات غول‌پیکر را ندارند، بسیار مفید واقع شود.

درحالی‌که این مدل اولیه هنوز یک نسخه آزمایشی است، اما تیم سازنده آن امیدوار هستند که با برداشتن این قدم بتوانند جایگزین‌های فشرده‌تری را برای شتاب‌دهنده‌های غول‌پیکر ذرات مانند: LHC و آزمایشگاه شتاب‌دهنده ملی SLAC، تولید کنند.

جلنا وکویچ (Jelena Vuckovic)؛ مهندس برق از دانشگاه استنفورد می‌گوید: “بزرگترین شتاب‌دهنده‌ها همانند تلسکوپ‌های قدرتمند هستند. تعداد کمی از آن‌ها در سرتاسر جهان وجود داشته و دانشمندان برای استفاده از آن‌ها باید به مراکزی همانند SLAC مراجعه کنند. ما می‌خواهیم که شتاب‌دهنده‌ها را کوچک‌سازی کنیم تا بدین شیوه این ابزارهای تحقیق بیشتر در دسترس قرار گیرند.”

جهت نیل به این هدف، دانشمندان به‌جای شتاب‌دهی مرسوم امواج ماکروویو در تجهیزاتی مانند SLAC، از امواج بسیار کوتاه‌تر لیزر استفاده کرده‌اند.

آن‌ها با استفاده از سیلیکون، کانال‌هایی را در مقیاس نانو (با پهنایی کمتر از موی انسان) ایجاد کرده‌، فضایی خلا را در آن‌ها تعبیه و سپس با استفاده از پالس‌های فروسرخ، الکترون‌ها را به درون آن سوق داده‌اند (سیلیکون پرتوهای مادون‌قرمز را به خود جذب نمی‌کند).

دانشمندان برای طراحی این شتاب‌دهنده ذرات، از روشی به نام مهندسی معکوس استفاده کرده‌اند. آن‌ها ابتدا میزان انرژی آزادشده را تعیین کرده و سپس با مهندسی معکوس، ساختارهای نانو را که توان حمل این انرژی را دارند، ایجاد می‌کنند.

درحالی‌که شتاب‌دهی لیزری پیش‌تر نیز مورد آزمایش قرار گرفته، این اولین باری است که دانشمندان توانسته‌اند که کل یک سیستم شتاب‌دهی را در چنین فضای کوچکی جای دهند. این پیشرفت تا حدی به دلیل کمک الگوریتم‌های رایانه‌ای جهت طراحی این ساختار صورت گرفته است.

شتاب‌دهنده

فیزیکدان رابرت بایر (Robert Byer)، از دانشگاه استنفورد به مجله Scientific American گفت: “شما نه‌تنها مجبور هستید که توانایی پرتوهای لیزری در رابطه با الکترون‌ها را در این ساختار بسیار کوچک نشان دهید، بلکه باید الکترون‌ها را نیز تولید کرده و سپس آن‌ها را از طریق همان کانال، منتقل کنید.”

خبر خوب این است که این کار باعث می‌شود تا محققان آسان‌تر و ارزان‌تر به این فناوری دسترسی داشته باشند. دانشمندان می‌توانند این فناوری را در زمینه‌های شیمی، زیست‌شناسی و علوم مواد به‌کار گیرند. کسانی که این فناوری را توسعه داده‌اند، آن را به رایانه‌های خانگی تشبیه می‌کنند که جایگزین رایانه‌های غول‌پیکر شده‌اند؛ کامپیوترهای بزرگی که تمامی فضای اتاق را اشغال می‌کردند.

این پژوهش در مجله Science منتشر شده است.

نوشته دانشمندان موفق به ساخت شتاب‌دهنده ذره سیلیکونی شدند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

GettyImages-186451126-58c396e33df78c353cf8cd8a آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

پردازنده‌های مورد استفاده در گوشی‌های هوشمند برای بار دوم طی یک سال اخیر به نقطه عطف جدیدی دست‌یافتند. هر دو شرکت بزرگ اپل و هواوی اولین محصولات تولیدی خود با فناوری 7 نانومتری را به بازار عرضه کردند و تا قبل از پایان سال 2018 نیز کوالکام خود را به این جمع می‌رساند. پردازنده‌های گوشی‌های هوشمند طی چند سال اخیر توجهات را به سوی خود جلب کرده‌اند و شرکت‌هایی نظیر AMD و اینتل با بهبود فناوری‌های نانو به سوی تولید پردازنده‌هایی با اندازه کوچک‌تر و تعداد گره پردازشی بیشتر سوق داده شده‌اند.

1 آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

در حقیقت صنعت تولید گوشی‌های هوشمند، در پشت پرده این حرکت قرار دارد و محرک اصلی ساخت پردازنده‌های فعلی شده است. در ابتدا تولید تراشه‌هایی با پردازنده‌های سریع‌تر مجهز به مودم یکپارچه، سبب شد تا شرکت‌ها برای بهره‌گیری از این محصولات جدید در فضای محدود لپ‌تاپ‌ها متقاعد شوند. اما این تمام ماجرا نبود، بازار به سرعت خود را با ساخت فناوری‌ ماشین‌های یادگیرنده پیشرفته تطبیق داد و بار دیگر صنعت سیلیکون را به حرکت واداشت و به دنبال آن پای این ماده به قطعات دیگری چون CPU و GPU‌های سنتی باز شد.

در این میان بیشترین سود را تراشه‌های موبایلی بردند و توانستند از پتانسیل بالای سیلیکون به خوبی بهره‌برداری نمایند. گره‌های پردازشی کوچک‌تر، هوش مصنوعی کاملا یکپارچه و ژست‌های اصلی در قدرت پردازشی نیز از دیگر چشم‌انداز‌های پیشروی دنیای دیجیتال در آینده است.

جاکردن گره‌های پردازشی بیشتر در یک تک تراشه

اصولا می‌توان گفت که سیستم روی چیپ (SoC) کاملا یکپارچه، سبب شد ساخت گوشی‌های هوشمند امکان‌پذیر شود. به عبارت دیگر با ترکیب سخت‌افزار‌های پردازنده و مودم در یک ‌تراشه تکی، این امکان فراهم شد تا گوشی‌های هوشمند اولیه، از عهده تامین هزینه و برق مورد نیاز برای فعالیت خود برآیند و امروزه این ایده پیشرفت‌های بسیار زیادی کرده است. از طرفی افزایش میزان محاسبات ناهمگن بسیار پیچیده و از سوی دیگر تولید قطعات قدرتمند‌تر، باعث حرکت پایاپای و بهینه‌سازی این فناوری شده است.

امروزه پردازنده‌های پیشرفته گوشی‌های هوشمند، مبتنی بر سی‌پی‌یو و گرافیک و مودم‌ نیست بلکه کار پردازش تصاویر، ویدیو‌ها، مدیریت نمایشگر و سیگنال‌های دیجیتالی، همگی در یک بسته سخت‌افزاری تکی (تک تراشه) انجام می‌گیرد. این ایده بسیار ساده است و شامل بلوک‌های سخت‌افزاری مجزایی است که برای کارهای خاصی بهینه‌سازی شده‌اند. این فناوری نه تنها سبب افزایش کارایی می‌شود بلکه در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌گردد. در مراسم Google I/O 2018 نیز جان هنسی، در مورد مزایای رویکرد به این سبک خاص از معماری سیستم‌های محاسباتی صحبت کرد و به چگونگی عبور از مشکلات که بر سر راه این ایده وجود دارند، اشاره نمود.

از سوی دیگر شبکه‌های عصبی یا همان سخت‌افزار‌های مجهز به هوش‌مصنوعی اختصاصی، مهم‌ترین و جدید‌ترین نوع تجهیزات هستند که خود را به پارتی فناوری رسانده و امروزه تاثیر گسترده خود را در بخش‌های مختلف این صنعت به نمایش گذاشته‌اند. در حال حاضر تراکم قرارگیری سیلیکون به حدی رسیده که جای دادن چندین قطعه پیچیده بر روی یک تراشه بسیار کوچک، کار بسیار ساده‌ای است و محاسبات ناهمگن و موازی به راحتی قابل پردازش است. البته تنگناها‌ی دیگری نیز در ادامه مسیر‌ وجود دارد که باید حل شوند. از جمله بهبود حافظه و پهنای باند ارتباطی بین اجزا از این موارد است. در این زمینه نیز کار‌های فوق‌العاده‌ای انجام گرفته و بهترین معماری برای رفع این مشکلات، در حال تکامل است که حتی بیش از پیش سبب کاهش میزان نیروی مصرفی خواهد شد.

2 آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

داده‌های 4G، امنیت مبتنی بر شبکه عصبی و باتری‌هایی با توانایی تامین چندین روز شارژ دستگاه از جمله دستاورد‌هایی است که فناوری‌های جدید برای کامپیوتر‌های معمولی و محصولات مصرفی دنیای دیجیتال به ارمغان خواهند آورد. به علاوه این یک فرصت فوق‌العاده برای تراشه‌های گوشی‌های هوشمند است تا بتوانند برخی از باور‌ها و بازار‌های سنتی را کنار بزنند و قدرت واقعی تراشه‌های مدرن را به نمایش بگذارند. در این بین حتی اکنون تگرا انویدا (Nvidia’s Tegra) با سوئیچ نینتندو پا به دنیای بازی‌ گذاشته است و یا امروزه تجهیزات 4G LTE لپ‌تاپ‌ها و سیستم‌های 2 در 1 به جای چیپست‌های استاندارد معمولی از چیپست‌های موبایلی استفاده می‌کنند!

شرکت آرم (Arm) پیش‌بینی کرده است که با روند روبه رشد معماری CPU‌های موبایلی، طی چند سال آینده کارایی آنها به حدی افزایش می‌یابد که به یک رقیب بی‌نظیر برای استفاده در فضای لپ‌تاپ‌ها بدل خواهند شد. البته هنوز به طور کامل برای این منظور آماده نیستند. برای مثال سیستم‌عاملی چون ویندوز 10 به اصلاحات سازمانی و تغییرات نرم‌افزاری گسترده نیاز دارد تا از تراشه‌های موبایلی Arm پشتیبانی کند و بتوان آن را نصب کرد.

با این حال تلاش‌ها و تحقیقات شرکت کوالکام برای ساخت اولین تراشه‌های اختصاصی PC با نام اسنپ‌دراگون 850 به اندازه کافی پیشرفت داشته است که بتواند سرمایه‌گذاری‌های خوبی را برای تولید انبوه آن جذب نماید. نتیجه فوق‌العاده این پیشرفت‌ها، مودم‌های 4G و 5G، سیستم‌های امنیتی تشخیص چهره مبتنی بر شبکه عصبی و باتری‌هایی با عمر چند روزه و ده‌ها دستاورد ارزشمند دیگر برای کاربران سیستم‌های کامپیوتری معمولی است.

البته نباید فراموش کرد که توانایی محاسباتی کاملا یکپارچه، در بازار جهانی گوشی‌های هوشمند و سیستم‌های 2 در 1 هنوز به یک ترند و نیاز تبدیل نشده است. در این بین افزایش بی‌سابقه معدن‌چیان ارز دیجیتال بیتکوین، سبب استقبال غیرمنتظره آنها از سیستم‌ مدارهای مجتمع با کاربرد خاص (ASIC) و SoCها شد. همچنین ساخت خودرو‌های مستقل بدون راننده، موجب طراحی CPU، کارت گرافیک و تراشه‌های منفرد با شبکه عصبی یکپارچه به منظور دست‌یابی به تجهیزاتی با بالاترین عملکرد ممکن گشته است.

wallhaven-271142 آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

حتی در این بین گوگل نیز با استفاده از TPU‌های ابری یا واحد‌های پردازشی تانسور ابری (Cloud Tensor Processing Units) البته با بهره‌گیری از سخت‌افزاری متفاوت، توانسته است خود را به توانایی محاسباتی یکپارچه، نزدیک سازد. بنابراین می‌توان با اطمینان گفت، تمام غول‌های این صنعت هم‌ اکنون در فکر شکستن مرز‌های محاسباتی هستند.

عدم توقف در فناوری 7 نانومتری!

طراحان و سازندگان موبایل دوست داشتند نتایج تست آخرین ساخته‌های خود را با فناوری 7 نانومتری بسنجند و این آرزو به یک نقطه عطف برای دنیای دیجیتال بدل شده بود ولی این رویا اکنون به واقعیت تبدیل شده است. این واقعیت که آغاز این کار در نسل‌های قبل با استفاده از تکنیک لیتوگرافی غوطه‌وری (Immersion lithography) با فناوری 193 نانومتری بود که در نسل‌های جدید به تکنیک دقیق‌تر لیتوگرافی با اشعه ماورای بنفش (EUV) ارتقا یافت.

در این راستا باید توجه داشت که EUV یک فناوری کلیدی محسوب می‌شود زیرا شرکت‌ها تمایل دارند در آینده نزدیک به فناوری 5 نانومتری برسند و با توجه به کاهش فاصله گره‌ها، می‌توان تعداد بیشتری از آنها را قرار داد و طبیعتا قدرت به طور موثری افزایش خواهد داشت. حتی پیشتازان این عرصه از جمله TSMC و سامسونگ امیدوارند هر چه زودتر این مقیاس را کوچک‌تر کنند و وارد دنیای 3 نانومتر شوند.

در این رابطه پیشرفت‌های اخیر در ساختار ترانزیستور‌های FinFet جدید، از جمله Gate-All-Around، مواد فلزی High-K و گرافین ژرمانیوم به همراه حافظه‌های ذخیره‌سازی سه بعدی برای متراکم‌تر قرار دادن قطعات مورد استفاده در سیستم پردازشی یکپارچه، سبب افزایش چشمگیر کارایی شده است. در یک کلام همانطور که مارک لویی از شرکت TSMC اعلام کرد، EUV نشان داد که لیتوگرافی یک عامل محدود کننده برای کاهش مقیاس نیست.

گذر از مرز 7 نانومتری و تراکم سیلیکون سبب افزایش یکپارچگی و ساخت تراشه‌های پیچیده و از آن مهم‌تر صرفه‌جویی در مصرف نیرو شد. بهبود کارایی مصرف انرژی باعث طولانی‌تر شدن زمان استفاده از دستگاه‌های قابل حمل و تضمین ارزشمندی کامپیوتر‌های ابری قدرتمند‌تر است. زیرا با استفاده از سیستم‌های مجهز به محاسبات مبتنی بر شبکه‌های عصبی، میلیون‌ها ساعت در مصرف برق شرکت‌ها و عمر انسان‌ها صرفه‌جویی خواهد شد و از طرف دیگر نیز توانایی انجام محاسبات پیچیده‌تر و بزرگ‌تر به کمک محققان علوم مختلف می‌آید و باعث افزایش سرعت پیشرفت دانش خواهد شد.

آرجیت مانوچا، رئیس و مدیرعامل شرکت SEMI انتظار دارد که صنعت تراشه در سال 2019 به فروش 500 میلیارد دلاری و تا سال 2030 به بیش از یک تریلیون دلار برسد. بخش عمده‌ای از این امر به دلیل شبکه‌های عصبی محاسباتی و تلفن‌ها و لپ‌تاپ‌های مجهز به پردازنده‌های SoC خواهد بود. البته این امر تنها مربوط به محصولاتی با گره‌های پردازشی فوق پیشرفته نیست بلکه بسیاری از کالاها با تجهیز به فناوری‌های 14 نانومتری و حتی 28 نانومتری غوغا به پا خواهند کرد زیرا همواره فناوری‌ها در راستای بهبود عملکرد به کار گرفته می‌شوند.

امیدوارم که هنوز از هوش مصنوعی حالتان بهم نخورده باشد!

قطعا امروزه در بازار تراشه‌ها و دیگر محصولات دیجیتال، اصطلاح AI (هوش مصنوعی) زیاد به گوش‌تان خورده است ولی با پیشرفت‌های اخیر در زمینه شبکه‌های عصبی و ماشین‌های یادگیری، باید به این سه قابلیت از این زمان به بعد به چشم یک تیم بنگریم. با پشتیبانی معماری گوشی‌های هوشمند از عملیات‌های ریاضی INT16 و INT8 و بهره‌گیری از سخت‌افزار‌های شبکه‌های عصبی پیشرفته مانند NPU درون پردازنده کایرین هواوی و ویژوال‌کور (Visual Core) که گوگل در دل پیکسل 2 قرار داده است باید اعلام نمود که گوشی‌های هوشمند در این مسیر پیشتاز هستند.

3 آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟!

به علاوه ما هنوز در ابتدای راه استفاده از سخت‌افزار و نرم‌افزار شبکه عصبی هستیم. تشخیص پیشرفته گفتار، قابلیت امنیتی تشخیص چهره و افکت‌های دوربین مبتنی بر هوش مصنوعی (scene-based) تنها برخی از ویژگی‌هایی است که فعلا بدان رسیده‌ایم ولی اکنون نشانه‌هایی از دست‌یابی به ماشین‌های یادگیرنده باهوش‌تر در هر دو نوع تجهیزات ابری و مصرفی، دیده می‌شود. برای مثال فناوری GPU Turbo هواوی پس از استفاده از یک اپلیکیشن آموزشی خاص، می‌تواند میزان مصرف نیروی گوشی را مدیریت نماید و کارایی دستگاه را به میزان موثری افزایش دهد.

در مثالی دیگر، Deep Learning Super Sampling شرکت انویدیا یا همان DLSS با پشتیبانی از آخرین سری از کارت‌های گرافیک RTX نمونه شگفت‌انگیز دیگری از توانایی‌های یک ماشین‌ یادگیرنده را به نمایش می‌گذارد که قادر است محاسبات الگوریتمی پر‌هزینه فعلی را با انواع بسیار کارآمد‌تر جایگزین ‌کند و به این ترتیب کارت‌های گرافیک غول‌پیکر هوش مصنوعی رزولوشن بالا (AI Up-Res) و ابزار‌های تکثیر تصاویر InPainting، به مانند افکت اسلوموشن درون‌یابی شده (Interpolated Slow-Mo effect)، حیرت‌انگیز باشند. به علاوه حتی ماشین یادگیرنده، از تصاویر و قابلیت تشخیص صدا برای موارد بسیار پیشرفته‌تر سود می‌برد.

در این بین شرکت‌های سازنده نه فقط برای تراشه‌ گوشی‌های هوشمند بلکه برای انواع دیگر پردازنده‌ها نیز، به دنبال بهره‌مندی از مزایای پشتیبانی از فناوری نوظهور ماشین‌های یادگیرنده هستند تا بتوانند با تولید تراشه‌های یادگیرنده، عرضه و تقاضای جدیدی را در بازار پرسود صنعت پردازنده‌ها ایجاد کنند. به علاوه با در نظر گرفتن تولید سالانه میلیون‌ها دستگاه گوشی‌ هوشمند، احتمالا رقابت و نوآوری در مسیر پیشرفت SoC به شکل مسالمت‌آمیزی پیش خواهد رفت.

با این حال به نظر می‌رسد با توجه به شرایط کنونی بازار، تولید تراشه‌های موبایلی کم‌مصرف‌تر، نسبت به تولیدات کلاس دسکتاپی پر‌مصرف، گسترش بیشتری خواهد داشت، پس می‌توان نتیجه گرفت که در مقایسه با یک دهه قبل SoCهای گوشی‌های هوشمند هستند که بخش اصلی صنعت سیلیکون را به خود اختصاص می‌دهند و آنها هستند که جیب صنایع سیلیکونی و ساکنان دره سیلیکون را پر خواهند کرد.

نوشته آیا گوشی‌های هوشمند در حال پیشبرد صنعت سیلیکون هستند؟! اولین بار در وب‌سایت فناوری پدیدار شد.

ساخت نمایشگری الکترونیکی که ۱۰ برابر از پوست انسان نازک‌تر است!

 

electronic-skinمحققان ژاپنی توانستند نمایشگر الکترونیکی لایه نازکی را توسعه دهند که 10 برابر از پوست انسان ‌نازک‌تر است. این نمایشگر بقدری باریک است که هنگامی که روی پوست قرار دارد، شخص متوجه آن نخواهد شد. این محققان که از بخش مهندسی دانشگاه توکیو هستند توانستند با استفاده از OLED ارگانیک، نمایشگر پوست الکترونیکی (e-skin) با انعطاف‌پذیری و کشش‌پذیری بالا بسازند.

الکترونیک ارگانیک که با پلیمرهایی بر پایه کربن ساخته می‌شوند، به دلیل اینکه بسیار سبک‌تر و منعطف‌تر از الکترونیک سنتی بر پایه مواد غیرآلی مانند سیلیکون یا طلا هستند، نوید خوبی برای دستگاه‌های پوشیدنی می‌دهند. اما OLED و دیگر آشکارگرهای نوری ارگانیک هنگامی که در معرض هوا قرار می‌گیرند، تجزیه می‌شوند، بنابراین آنها نیاز به لایه حجیم محافظ دارند که انعطاف‌پذیری آنان را کاهش می‌دهد.

حال محققان ژاپنی، راهی منحصربفرد پیدا کرده‌اند تا قطعات الکترونیکی را از هوا مصون بدارند در حالیکه انعطاف‌پذیری آنان را حفظ کنند. تاکائو سومیا، پروفسور دانشکده برق دانشگاه توکیو، می‌گوید:

پوست الکترونیکی به ما اجازه می‌دهد که از پوست خود به عنوان وسیله الکترونیکی استفاده کنیم. ما فکر می‌کنیم که در آینده، پوست الکترونیکی جایگزین گوشی‌های هوشمند می‌شود. زمانی که آیفون خود را با خود جابجا می‌کنید، چون حجیم است، ممکن است مشکلاتی ایجاد کند. اما اگر بتوانیم از پوست به عنوان وسیله الکترونیکی استفاده کنیم، دستیابی به اطلاعات در هر جا و هر زمان بسیار آسان خواهد شد.

نمایشگرهای الکترونیکی ارگانیک پیشین با استفاده از پلاستیک یا شیشه ساخته می‌شده‌اند که انعطاف‌پذیری آنها تحت تاثیر ضخامتشان قرار می‌گرفته است. البته مواد نازک‌تری نیز ساخته شد، اما بیشتر از چند ساعت نمی‌توانستند در معرض هوا دوام بیاورند. گروه آقای سومیا با ساختن لایه نازک محافظ با استفاده از سیلیکون غیرآلی، توانستند بازه عمر این دستگاه‌ها را تا چند روز افزایش دهند. این لایه، دستگاه را از اکسیژن و بخار آب مصون می‌دارد و به اندازه‌ای نازک است که کل دستگاه فقط 3 میکرومتر ضخامت دارد! برای مقایسه، در نظر بگیرید که تار موی انسان، 40 میکرومتر ضخامت دارد.

پروفسور سومیا می‌گوید که در آینده نزدیک می‌توان از این دستگاه‌ها برای رصد سلامتی انسان‌ها استفاده کرد. برای اینکه پتانسیل این کار را ثابت کنند، تیم آقای سومیا دستگاهی متشکل از OLEDهای سبز و قرمز و آشکارگر نور ساختند، که زمانی که روی پوست انسان قرار می‌‌گیرد، میزان تجمع اکسیژن را نشان می‌دهد. جان راجرز از دانشگاه ایلینویز می‌گوید:

فرصت‌های آینده، برای این تکنولوژی شامل سیستم‌های تامین انرژی و تجهیزات انتقال داده وایرلس است.

سومیا معتقد است با استفاده از مواد و فرایندهایی که برای تولید صنعتی OLED استفاده می‌شود، می‌توان تولید انبوه این دستگاه‌ها را به آرامی انجام داد. هینهیوب کو از کره جنوبی نیز با این نظر موافق است و معتقد است که می‌توان از این مواد برای تولید محصولات تجاری استفاده کرد.

نوشته ساخت نمایشگری الکترونیکی که 10 برابر از پوست انسان نازک‌تر است! اولین بار در - آی‌تی‌رسان پدیدار شد.

محققان و ساخت یک دوربین انعطاف‌پذیر!

 

flexible-camera-lens-640x427تقریبا تمام دوربین‌هایی که می‌بینیم، ثایت هستند. اگر چه دوربین‌های 360 درجه نیز وجود دارند، اما آنها نیز به نحوی ثابت هستند. حال محققان آزمایشگاه Computer Vision دانشگاه کلمبیا، نمونه آزمایشی یک دوربین انعطاف‌پذیر را ساخته‌اند.

سوالی که پیش می‌آید، این است که چه کسی نیاز به دوربین انعطاف‌پذیر دارد؟ شاید عکاسان قدیمی نیاز به همچنین دوربینی را نبینند، اما این نوع دوربین در حوزه‌های دیگر تکنولوژی بسیار کارآمد است. اگر همچنین دوربینی ساخته شود، می‌توان آن را دور هر وسیله‌ای از وسایل خانه، ماشین تا لباس افراد پیچید و تصاویری گسترده و با بازه دید نامعمول تولید کرد. همچنین  این دوربین را می‌توان در اندازه یک کارت اعتباری ساخت تا عکاس به راحتی بتواند بازه دید آن را کنترل کند. نایار از محققان این پروژه می‌گوید:

دوربین‌های امروزی تصاویر را از یک نقطه ثابت، ثبت می‌کنند. در حالیکه صنعت دوربین موفق شده است که دوربین‌ها را کوچک کند به گونه‌ای که در دستگاه‌های کوچک نیز کیفیت خوبی دارند، ما رهیافت جدیدی را دنبال می‌کنیم.

این دوربین به دو تکنولوژی نیاز دارد: آرایه آشکارگر انعطاف‌پذیر و سیستم اپتیکال باریک که بتواند تصاویر با کیفیت بالا را روی آرایه تصویر کند. رویکرد دیگر آن است که لنز سخت با نقطه کانونی ثابت را بر روی هر آرایه آشکارگر قرار دهند. اما این کار باعث بوجود آمدن گاف‌هایی در عکس می‌شود. برای حل این مشکل، مهندسان دانشگاه کلمبیا، لنزی تطابق‌پذیر از مواد کشسان ساختند که نقطه کانونی آن با خم‌شدگی لایه انطباق پیدا می‌کند. آنها آرایه لنز خود را با استفاده از سیلیکون ساختند و ثابت کردند که سیلیکون توانایی تولید تصاویر با کیفیت در بازه گسترده تغییر شکل را دارد. نایار می‌گوید:

ساخت آرایه تطابق‌پذیر لنز، قدمی مهم در عملی‌سازی دوربین‌های لایه‌ای انعطاف‌پذیر است. ترکیب تکنولوژی‌ها باعث خواهد شد کلاس جدیدی از دوربین‌ها ساخته شوند که بازه کاربرد عکاسی را گسترش می‌دهند.

نوشته محققان و ساخت یک دوربین انعطاف‌پذیر! اولین بار در - آی‌تی‌رسان پدیدار شد.