הכירו את השבבים הזעירים ששולטים בחיינו

מהפכת המידע של המאה ה-20, ובראשה התפתחות רשת האינטרנט והתקשורת הסלולרית חוללו שינוי אדיר ומהיר יחסית ביכולת שלנו לצרוך, להשתמש ולהפיץ מידע באופן מידי, מכל מקום, בכל זמן ומכל מכשיר. מה שאפשר את המפץ התקשורתי הם שבבי הסיליקון, המהווים את הבסיס של כל תשתית או מוצר תקשורת דיגיטלי בעולם, וההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ייצור השבבים שאין לה אח ורע בעולם מבחינת עוצמה וקצב.

כיום, כל אחד ואחת מאתנו מוקף באין סוף שבבים זעירים ובלתי נראים שמספקים לנו חוויות שנחשבו עד לפני שנים ספורות כדמיוניות: טלפונים סלולריים, מחשבים, טאבלטים, נגנים, מצלמות, מדפסות, משחקי מחשב, רמזורים, מכונות אוטומטיות לשתייה או ממתקים, ברזים חשמליים, מכוניות – אפילו את לחץ האוויר ברכב אפשר למדוד באמצעות רכיבים אלקטרוניים.

 לרגל יום המדע הישראלי, של משרד המדע, הטכנולוגיה והחלל, מסביר איילון ארגוב מחברת השבבים מארוול, על האופן שבו הצליחו המדע והטכנולוגיה להפוך את השבב לגורם ששינה יותר מכל את חיינו. ״השבב, לב המוצר האלקטרוני, משמש כמוח שמנהל ומפעיל אותו בביצוע פעולות ועשוי מסיליקון וחומרים מתכתיים אחרים״, מסביר ארגוב. ״הסיליקון הוא היסוד הכימי השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ אחרי החמצן וניתן למצוא אותו בחול קוורץ, גרניט ואפילו באצות. באמצעות תהליכים כימיים שונים המתבצעים במפעלי הייצור, הסיליקון מקבל תכונות מוליכות חשמלית נשלטות – ולכן הוא נקרא ׳מוליך למחצה׳– (מכאן גם השם של תעשייתה השבבים -סמי-קונדקטורס). הסיליקון יכול לפעמים להעביר זרם חשמלי ולפעמים לבודד אותו. היכולת שלנו לשלוט בזאת מאפשר לנו לכוון אותו למימוש מגוון רב של פעולות ותפקידים״.

מוח האדם מקבל נתונים באמצעות החושים, מפענח אותם ומחליט מה לעשות איתם. בהתאמה, הוא מפעיל חלקים אחרים בגוף כדי לייצר תגובה. כך גם השבב יודע לקבל מידע, לעבד אותו, ולהחליט מה לעשות אתו הלאה: למי להעבירו ובאיזו צורה. השבב מבצע הוראות בשפת מכונה, חישובים מתמטיים שונים ועיבוד של נתונים. לפי ארגוב, ״עבורנו, המשתמשים, היכולת הזו מתממשת כמעט בכל פעולה אותה אנחנו מבצעים: מהדלקת מכשיר חשמלי, פתיחת דף באינטרנט, מזיגת מים ממכשיר אלקטרוני, שינוי עוצמת הקול בנגן המוזיקה שלנו, ועד סגירת התריסים החשמליים בבית״.

מיליארדים של טרנזיסטורים

היחידה התפקודית הבסיסית של השבב נקראת טרנזיסטור. השבב מורכב ממיליוני טרנזיסטורים ויש שבבים, כמו במחשבים או בטאבלטים החדשים, שמורכבים ממיליארדי טרנזיסטורים. כשמיליארדי הטרנזיסטורים מחוברים ביניהם, הם יכולים לבצע יחד פעולות מאד מורכבות. השבבים הראשונים שיצאו בשנות ה-60 של המאה העשרים הכילו טרנזיסטורים בודדים. כיום מכיל כל שבב מיליארדים של טרנזיסטורים בטכנולוגיה של פחות מ-20 ננומטר (20 מיליארדיות המטר). לצורך השוואה, עובייה של שערת אדם היא כ -80 אלף ננומטר. גודל הטרנזיסטורים הולך ומצטמצם משנה לשנה והצפיפות שלהם גדלה בקצב המכפיל את עצמו בכל 18 חודשים עד שנתיים. ״אמנם השבבים הראשונים הם שאפשרו את תוכנית החלל אפולו, אבל כל כח החישוב של מחשב הטיסה באפולו לא יכול להתחרות במכשיר האייפון הפשוט של היום״, אומר ארגוב.

השבבים שיחזירו ראייה לעיוורים

ארגוב משוכנע כי התפתחויות מדעיות וטכנולוגיות יפרצו גבולות חדשים בתחום השבבים ויציעו לנו סגנונות חיים שקשה אפילו לדמיינם כיום. השבבים ימשיכו לקטון ובמקביל יכולת העיבוד שלהם רק תתעצם. השפעתם על חיינו תגדל ללא הכר, אך הם עצמם יהיו בלתי נראים לעין. ״אחד הכיוונים המרתקים בהם השבבים הולכים ותופסים חלק משמעותי הוא הביו-שבב – שילוב שבבים ביולוגיים בגוף האדם. הם מתעתדים לסייע לבני האדם במגוון דרכים מאד מתוחכמות: שבבים יחזירו ראיה לעיוורים, שמיעה לחרשים ועוד. שבבים מסוג זה יפעילו פרוטזות חכמות ויאפשרו גם לקטוע יד לנגן בפסנתר. נראה יותר קוצבים (לב, מוח) אשר השתלתם וחיבורם לגוף פשוטים וקלים יותר ותחזוקתם פשוטה יותר. לתינוקות חירשים משתילים כבר היום שבב בתוך הגוף שיעבד עבורם את אותות הקול ויאפשר להם מגיל שנה לשמוע כרגיל, באמצעות השבב,״, מספר ארגוב.

עוד צופה ארגוב כי שבבים זעירים ובלתי נראים יחדרו כמעט לכל מוצר ולכל תחום - את חלקם הגדול נלבש על גופנו או בתוך בגדינו. שבבים צפויים גם לחדור למכשירים ואביזרים ביתיים רגילים ולשדרג את יכולותיהם. בעתיד, במקרר שלנו ישולב קורא דיגיטלי פשוט וחיבור רשת אלחוטי ובאמצעותם הוא יוציא הזמנה למלפפון אורגני אחד כי הבין שהמלאי ירד מתחת לשניים, וגבינת קוטג' כי פג תוקפה של הנוכחית.

בכירי מארוול יעבירו הרצאות בנושא במהלך יום המדע במתנ"סים ובברים ברחבי הארץ, לפרטים היכנסו למפת האירועים.

מעוניינים לשמוע עוד?

בואו ליום המדע הישראלי! כל מה שחדש, חשוב ומעניין במדע הישראלי ביום אחד ובמאות מקומות שונים ברחבי הארץ. הכירו את המדענים, החוקרים והיזמים המובילים, שיראו במשך יום שלם כיצד פוגש אותנו המדע בחיי היום יום - בכלכלה, בבריאות, בתזונה, בביטחון, וגם במוזיקה.

כי בלי מדע – איך תדע?

יום המדע הישראלי - 26.3.2014

לפרטים נוספים ולהרשמה לאירועים, לחצו כאן.