Учеба
Нанотехнологии и нанофизика — открытия и перспективы / 24.10.2008
Источник: Элементы: Популярный сайт о фундаментальной науке
Научно-популярная лекция в ФИАНе 15 ноября 2007 года
Дорогие коллеги, будущие коллеги, друзья! Наше время — это время, когда бурно развиваются нанотехнологии и готовится, возможно, новая техническая революция. Это происходит не мгновенно, это было подготовлено давно, я хотел рассказать о некоторых первых шагах нанотехнологии и о том, как нанотехнология связана с фундаментальными науками, как они друг друга взаимно дополняют и обогащают. Вообще, лидирующие технологии нашего XXI века — это нанотехнологии, информационные технологии, биотехнологии. И в этой связи я хотел привести забавное высказывание Гордона Мура, одного из создателей фирмы «Интел»: «Если бы автомобилестроение развивалось со скоростью эволюции полупроводниковой промышленности, то сегодня роллс-ройс мог бы проехать полмиллиона миль на одном галлоне бензина, и дешевле было бы его выбросить, чем заплатить за парковку». Примерно так и происходит с компьютерами: мы не меняем, а покупаем просто новый компьютер — это дешевле. И вот, 40 лет назад Гордон Мур сформулировал следующий эмпирический закон: каждые 1,5 года количество транзисторов в компьютерных микросхемах на 1 кв. дюйм удваивается. И это приводит... вот, действительно, видно, что где-то в начале было примерно около 2 тысяч транзисторов в схеме, сейчас — около 2 миллиардов, одновременно себестоимость на 1 бит информации, на 1 элемент информации себестоимость уменьшается вдвое, энергия на единицу информации тоже уменьшается вдвое, время переключения уменьшается вдвое, то есть быстродействие компьютера возрастает вдвое каждые 1,5 года.
Компьютеры были на лампах и весили много тонн, и один из оптимистов говорил так, глубокомысленно: «Нет никаких ограничений — то есть предсказанных в будущем — нет никаких ограничений, чтобы компьютеры весили меньше 2 тонн». К тому времени это было смелое предсказание. Так вот, происходит сильный рост в этой области, и вместо этих мегатонных конструкций сейчас, видите, мой компьютер около 700 грамм весит, и это не предел.Вот так выглядит современная плата, в которой содержится около двух миллиардов транзисторов.
Обычно, когда говорят о новой технологии, цитируют знаменитую речь Фейнмана: «Там, внизу, есть еще много места». Фейнман — а это была речь в 59-м году, знаменитая речь 29 декабря 1959 года; Фейнман — это гениальный физик, лауреат Нобелевской премии. Он, фантазируя, — к тому времени это были серьезные фантазии — сказал, что нет никаких физических ограничений для того, чтоб записать все 24 тома Британской энциклопедии на острие иголочки. И, в принципе, если бы возможно было записать 1 бит информации (бит — это, значит, один элемент: либо ноль, либо единица, и поэтому любую информацию можно представить себе совокупностью битов) — если бы можно было один бит записать на системе атомов с кубиком — кубик, который бы содержал 125 атомов, 5 Ч 5 Ч 5, — то, в принципе, на один кубический дюйм можно было бы записать все книги человечества. По тому времени это было очень смелое такое предсказание будущего, и, в общем, этот призыв до сих пор остается весьма эмоциональным, и этот предел мы еще не достигли.
