കംപ്യൂട്ടറുകളുടെ ഉപയോഗം കൂടാതെ നമുക്ക്‌ ജീവിക്കാൻ കഴിയുമോ? 
ഇക്കാലത്ത് ഈ ചോദ്യം പ്രസക്തമാണ്. ബാങ്കിങ്‌- സാമ്പത്തികരംഗങ്ങൾ, ആശുപത്രികൾ, നിർമിതബുദ്ധി, ഇന്റർനെറ്റ്‌, മീഡിയ-ടെലികമ്യൂണിക്കേഷൻ, മിലിറ്ററി- ബഹിരാകാശം, കംപ്യൂട്ടർ ഗെയിംസ്‌, വിഷ്വൽ ആർട്‌സ്‌ (Visual Arts) ഗതാഗതം തുടങ്ങി എന്തിന്‌ നമ്മുടെ വീടുകളിൽത്തന്നെയും എല്ലായിടത്തും ഓരോരൂപത്തിൽ ഇതിന്റെ സാന്നിധ്യമുണ്ട്. ഒരു കാലത്ത്‌ റേഡിയോയിലോ ടി.വി.യിലോമാത്രം ചെറിയരൂപത്തിൽ പ്രവർച്ചിരുന്ന ഈ ‘ബുദ്ധിജീവികൾ’ ഇന്ന്‌ അടുക്കളയിലേക്കും (ഫ്രിഡ്ജ്‌, മൈക്രോവേവ്‌ അവൻ, വാഷിങ്‌ മെഷീൻ) നമ്മുടെ ദേഹത്തുതന്നെയും സ്ഥാനം പിടിച്ചിരിക്കുന്നു. സ്മാർട്ട്‌ ഫോണുകളിലും വാച്ചുകളിലും പോക്കറ്റിൽ കിടക്കുന്ന എ.ടി.എം. സ്മാർട്ട്‌ കാർഡുകളിലുമെല്ലാം ഇന്ന്‌ ഇവയുണ്ട്‌- പലരൂപത്തിൽ, പല ഭാവത്തിൽ!

കംപ്യൂട്ടറിന്റെ തലച്ചോറ്

മനുഷ്യബുദ്ധിയുടെ പിറകിൽ നമ്മുടെ തലച്ചോറ്‌ ആണെന്നും അതിനുള്ളിലെ കോടിക്കണക്കിനുള്ള ന്യൂറോണുകൾ അന്യോന്യം ബന്ധിച്ച്‌ ആശയവിനിമയം നടത്തിയാണ്‌ ബുദ്ധിപ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌ എന്നും നമുക്കറിയാമെല്ലോ. എങ്കിൽ കംപ്യൂട്ടറുകളുടെ നിർമിത ബുദ്ധിക്കുള്ളിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്നത്‌ എന്ത്‌ എന്ന ചോദ്യം പ്രസക്തമാണ്‌.

ഒറ്റവാക്കിൽ ഇതിന്‌ ഉത്തരം ആവശ്യമാണെങ്കിൽ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ (Transistors) എന്നെഴുതാം. ട്രാൻസിസ്റ്റർ റേഡിയോ എന്നൊക്കെ ഒരിക്കൽ പറഞ്ഞിരുന്നില്ലേ? അവയിൽ ഉപയോഗിച്ചിരുന്നവ തന്നെ.
നിർമിതബുദ്ധിയുടെ തലച്ചോറ്‌ എന്നുപറയുന്നത്‌ കംപ്യൂട്ടറിനകത്തുള്ള സി.പി.യു. (സെൻട്രൽ പ്രോസസിങ്‌ യൂണിറ്റ്‌ അഥവാ പ്രോസസർ) ആണ്‌. ഇന്റൽ ഇൻസൈഡ്‌ എന്നൊക്കെ കേണ്ടിട്ടില്ലേ? പ്രോസസറിലെ പ്രധാനഘടകമാണ്‌ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ.

 സിലിക്കണിലേക്ക്‌

1947-ൽ ജർമനിയം (Germianium) എന്ന മൂലകത്തിൽനിന്ന്‌ രൂപം കൊണ്ട ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഇന്ന്‌ നിർമിക്കുന്നത്‌ ഒട്ടുമുക്കാലും സിലിക്കൺ (Silicon) എന്ന മൂലകം ഉപയോഗിച്ചാണ്‌. ഊർ​​ജോപയോഗം കുറവുമതി എന്നും ഉയർന്ന ഊഷ്മാവിൽ പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയും എന്നതുതന്നെയാണ്‌ സിലിക്കണിന്റെ ഉപയോഗത്തിനുള്ള പ്രധാനകാരണം.

Intel തുടങ്ങിയ സ്ഥാപനങ്ങൾ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന അമേരിക്കയിലെ കാലിഫോർണിയയെ സിലിക്കൺവാലി എന്നൊക്കെ പറയുന്നതുകേട്ടിട്ടില്ലേ?

പിരിയോഡിക്‌ ടേബിളിൽ ഈ മൂലകങ്ങളുടെ സ്ഥാനം നാലാമത്തെ ഗ്രൂപ്പിൽ പെടുന്നു എന്ന്‌ പഠിച്ചിട്ടുണ്ടല്ലോ

മനുഷ്യൻ നിർമിച്ചതിനെക്കാൾ കോടിക്കണക്കിന്‌ വർഷങ്ങൾക്കുമുമ്പുതന്നെ പ്രകൃതി ബുദ്ധിയെ ഉണ്ടാക്കി എടുത്തത്‌ സിലിക്കൺ ഉപയോഗിച്ചല്ല, മറിച്ച്‌ അതേ ഗ്രൂപ്പിലെ മറ്റൊരു മൂലകമായ കാർബണെ ഉപയോഗിച്ചാണ്. ഇന്നും പ്രകൃതി ഉപയോഗിക്കുന്നത് കാർബണെത്തന്നെയാണ്. പ്രകൃതി നിർമിച്ച ഈ ബുദ്ധി ഏതാണല്ലേ? ഡൈനോസർ അടക്കമുള്ള പക്ഷിമൃഗാദികളുടെയും നമ്മുടെയും എല്ലാം തലച്ചോറുകൾതന്നെ! എന്നാൽ മനുഷ്യന്റെ നിർമിതികൾ കാർബൺ എന്ന മൂലകത്തിലേക്ക് എത്തുന്നതേയുള്ളൂ. 

സിലിക്കന്റെ ഉറവിടം 

സിലിക്കൺ എവിടെനിന്ന് ലഭിക്കുന്നു എന്നറിയണ്ടേ ? ഭൂമിയുടെ പുറംതോടിലുള്ള മൂലകങ്ങളുടെ സുലഭതയിൽ സിലിക്കണ് രണ്ടാംസ്ഥാനമുണ്ട്. മണൽ തുടങ്ങിയവയെല്ലാം സിലിക്കണിന്റെ സംയുക്തമാണ്. (അപ്പോൾ ഭൂപടലത്തിൽ ഒന്നാംസ്ഥാനം ആർക്കായിരിക്കും? നമ്മുടെ പ്രാണവായു ആയ ഓക്സിജനുതന്നെ. പക്ഷേ, മൂലക രൂപത്തിലല്ല) മണൽ ശുദ്ധീകരിച്ച് അതിൽനിന്ന് സിലിക്കണെ വേർപ്പെടുത്തി ക്രിസ്റ്റൽരൂപത്തിൽ മാറ്റിയെടുത്താണ് ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ നിർമിക്കുന്നത്. 

IC ചിപ്പുകൾ 

റേഡിയോ തുടങ്ങി ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുന്നത് അനേകം ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ കൂട്ടിചേർത്താണെന്ന് നമുക്കറിയാമല്ലോ. ക്രിസ്റ്റലിന്റെ പാളികളിൽ (silicon wafers) ആയിരക്കണക്കിനുണ്ടാക്കുന്ന ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ മുറിച്ചെടുത്ത് വീണ്ടു കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ച് ഇലക്‌ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങൾ ഉണ്ടാകുന്നതിനുപകരം എന്തുകൊണ്ട് ഈ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഉണ്ടാക്കുമ്പോൾ തന്നെ കൂട്ടിയോജിപ്പിച്ചുകൂടാ എന്ന ആശയത്തിൽനിന്ന് ഉദിച്ചതാണ് IC എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ (Integrated Circuits). 1950-കളുടെ അവസാനങ്ങളിലാണ് ഇവയ്ക്ക് രൂപംകൊണ്ടത്. ഇന്നത്തെ ഇലക്‌ട്രോണിക് യുഗത്തിന്റെ പുരോഗതിക്ക് പ്രധാന പങ്കുവഹിച്ചത് IC ചിപ്പ് എന്ന ഓമനപ്പേരിൽ വിളിക്കുന്ന ഇന്റഗ്രേറ്റഡ് സർക്യൂട്ടുകൾ തന്നെയാണ്. കംപ്യൂട്ടർ പ്രോസസുകളായ CPU, GPU എന്നിവയെല്ലാം IC ചിപ്പുകളാണ്. 

ചിപ്പുകളുടെ പുരോഗതി 

ആദ്യകാലങ്ങളിൽ വിരലുകളിൽ എണ്ണാവുന്ന ഘടകങ്ങളിൽ തുടങ്ങിയ ചിപ്പുകളുടെ പുരോഗതി ഇന്ന് നമ്മുടെ ഭാവനയ്ക്കും അതീതമായി വളർന്നിരിക്കുന്നു. അതുപോലെത്തന്നെ അവയുടെ ഉപയോഗങ്ങളും. ഓരോ മാസവും കടന്നുപോകുന്നത് സെമികണ്ടക്ടർ കമ്പനികളുടെ ഗവേഷണവിഭാഗം പുതിയ നാഴികക്കല്ലുകൾ കൈവരിച്ചുകൊണ്ടാണ്. 

അമേരിക്കൻ കമ്പിനിയായ Intel ഈ അടുത്തകാലത്ത് നിർമിച്ച ചിപ്പിനുള്ളിൽ, ഒരു മില്ലി മീറ്റർ സ്‌ക്വയറിൽ (1 square mm), 10 കോടി അന്യോന്യം ബന്ധിപ്പിച്ചിട്ടുള്ള ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുണ്ട്. അതിലെ പ്രധാനഘടങ്ങളുടെ വലുപ്പം നമ്മെ ആശ്ചര്യപ്പെടുത്തും. തലനാരിഴയെ 2500 ഭാഗമായി പിളർത്തിയാൽ അതിലൊരംശത്തിന്റെ വണ്ണമായിരിക്കുമത്! ഇത്രയും സങ്കീർണമായ ഭാഗങ്ങളാണ് കംപ്യൂട്ടറുകളിലും മറ്റു ഉപകരണങ്ങളിലും നമ്മുടെ കൈയിലിരിക്കുന്ന സ്മാർട്ട് ഫോണിൽ അടക്കം ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത്.  

എന്തിന് ഇത്രയും ചെറുത്? 

silicon wafer
സിലിക്കണ്‍ വേഫര്‍

ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഇത്രയും ചെറുതാക്കിക്കൊണ്ടുവരുന്നതിന് പല കാരണങ്ങളുണ്ട്. വേഗംകൂട്ടുക എന്നതുതന്നെയാണ് അതിൽ പ്രധാനം. ലോകത്ത് ഏതുഭാഗത്തുള്ളവരുമായി ഇന്ന് നമുക്ക് നേരിൽക്കണ്ട് സംസാരിക്കാൻ കഴിയുന്നത് ഈ വേഗം കൊണ്ടുതന്നെയാണ്. ഇന്നത്തെ ഒരു ട്രാൻസിസ്റ്ററിന്റെ വേഗം എത്രയെന്ന് അറിയണ്ടേ? ഒരു സെക്കൻഡിൽ 10,000 കോടി തവണ അതിന് ഓൺ/ഓഫ് ആക്കാൻ കഴിയും. ഈ പ്രവൃത്തി മനുഷ്യൻ ചെയ്യുകയാണെങ്കിൽ ഒരാൾക്ക് രണ്ടായിരം വർഷമെങ്കിലും വേണ്ടിവരും ഇത് ചെയ്യാൻ! 

വൈദ്യുതിയുടെ ഉപയോഗം കുറയ്ക്കലാണ് മറ്റൊന്ന്. ലാപ്ടോപ്പുകളും മൊബൈൽ ഫോണുകളും ഒരിക്കൽ ചാർജ് ചെയ്താൽ കുറെസമയമെങ്കിലും ഉപയോഗിക്കാൻ കഴിയണ്ടേ? നമ്മുടെ മൊബൈൽ ഫോണിൽത്തന്നെ നോക്കൂ. ഓരോ പുതിയ മോഡലിലും കൂടുതൽ പുതിയ ഫങ്ഷൻസ് വരുന്നില്ലേ? ഇതിനൊക്കെ കൂടുതൽ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളും അവ പ്രവർത്തിക്കാൻ കൂടുതൽ വൈദ്യുതിയും ആവശ്യമാണ്. ഇതിനായി ബാറ്ററി അധികം വലുപ്പത്തിൽ നിർമിക്കേണ്ടിവന്നാൽ മൊബൈൽ ഫോണിന്റെ വലുപ്പം കൂട്ടുമല്ലോ. ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളുടെ വലുപ്പം കുറയ്ക്കുമ്പോൾ അവയുടെ വൈദ്യുതി ഉപയോഗവും കുറയുന്നു. കൂടാതെ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകളും അങ്ങനെ കൂടുതൽ functions-ഉം ചിപ്പുകളിൽ ഉൾക്കൊള്ളിക്കാനും കഴിയും. 

Mosfet ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ ഇന്ന് ചിപ്പുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നതും വൈദ്യുതി ഉപയോഗം കുറയ്ക്കാൻകൂടി വേണ്ടിയാണ്. CMOS എന്നൊക്കെ കേട്ടിട്ടില്ലേ?
ഇന്റഗ്രേറ്റഡ്‌ സർക്യൂട്ടുകൾ നിർമിക്കുന്നതിനുള്ള സാങ്കേതിക വിദ്യയാണിത്‌.

ലോകംമാറ്റിയ കണ്ടുപിടിത്തം

William Shokely
വില്യം ഷോക്ലി, ജോണ്‍ ബാര്‍ഡീന്‍, വാള്‍ട്ടര്‍ ബ്രട്ടേന്‍

ലോകത്തെ ഇത്രയധികം സ്വാധീനിച്ച ഈ ട്രാൻസിസ്റ്ററുകൾ കണ്ടുപിടിച്ചതാര്‌ എന്ന്‌ നമുക്കറിയണ്ടേ? അമേരിക്കയിലെ വിഖ്യാതമായ Bell labs (ബെൽ ലാബ്‌സ്‌) ലെ William Shockly, John Bardeen, Walter Brattain എന്നീ മൂന്ന്‌ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരാണ്‌ ട്രാൻസിസ്റ്റർ 1947-ൽ കണ്ടുപിടിച്ചത്‌. ഈ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്‌ അവർക്ക്‌ 1956-ൽ നൊബേൽ സമ്മാനം നൽകുകയും ചെയ്തു. ലോകത്തിൽ ഫിസിക്സിന്‌ രണ്ടുതവണ നൊബേൽ സമ്മാനം ലഭിച്ച ഒരേഒരു വ്യക്തി ജോൺ ബാർഡീനാണ്‌. 

Content Highlights: Artificial Intelligence, IC Chips, Visual Arts, Integrated Circutes