Техника - молодёжи 1960-10, страница 14

Предполагают, что Земля существует около 3—4 млрд. лет, что жизнь в самом примитивном виде зародилась около 1 5—2 млрд лет тому назад, что человекоподобные обезьяны развились около 1 млн. лет тому назад, а человек в современном виде существует около 50—70 тыс. лет; что примерно 40 тыс. лет тому назад он сообразил, что воду и еетер можно использовать для приведения в движение своих простейших машин. Но это ие значит, что он тогда же построил первую водяную мельницу. На это понадобилось еще много тысяч лет. Известно, что 5 тыс. лет тому назад он это умел делать, хотя и очень примитивно.

Огнем человек начал пользоваться около 20—30 тыс. лет тому назад, но использовал его в качестве источника для нагрева воды и получения пара (о существовании которого он раньше не подозревал) только несколько сот лет тому hj зад.

Вся эволюционная история человечества — это сплошное подраж ние природе, сплошное превращение случайного в и >бходимое закрепление случайного, оказавшегося полезным для сохранения вида, и передача его, таким образом, по наследству. Так развился и человеческий мозг, гениальнейшее творение природы, материальная основа разума, сознания и памяти.

Иметь голову и мозг большего объема человек не мог свбе позволить, так как он погиб бы от несоответствия между размерами головы и необходимостью спасаться от опасности вместе со своей головой при помощи ног и рук. В этом объеме постепенно развивалась система из сверхминиатюрных, легких и очень надежно работающих иервиых клеток — нейронов. Их оказалось в голове очень много — около 10—15 млрд.

Создавая электронные счетные машины, конструкторы невольно получили общее подобие мозга. Может быть, следует искать в мозгу образцы для деталей этих маишн?

Но этот мозг служил человеку и добрую и злую службу. В нем зарождались и хорошие и плохие намерения. Он создал орудия труда, механизмы и машины для удовлетворения мирных потребностей, но он же создал и орудия войны.

Независимо от позиции — моральной, нравственной, социальной и философской,—с которой мы можем оценивать или критиковать устройство и функции мозга, сегодня он является для нас совершенно недостижимым идеалом по многим своим характеристикам. Одна из первых — это его способность надежно работать с большими резерввми, с ничтожной затратой энергии, используя для этого фантастически небольшие габариты и вес. Наши мечты о сверхминиатюризации деталей и изделий являются весьма далекими от того, что достигнуто природой на протяжении миллионе лет, в процессе естественного отбора и борьбы за сущест вание.

В мозгу нет концентрированных механических масс и пружин, отдельных конденсаторов, индуктивностей и сопротивлений, нет вакууме. Он состоит из сложных оргенических белковых веществ, обрезующих нервные ткени. Он потребляет кислороде в 20 рез больше, чем ткени мышц (на еди

ницу весе); основным источником энергии для мозговой ткени являются углеводы, в честности глюкозе, которой он потребляет в 2 резв больше, чем мышцы. 10 млрд. нейронов рессеивеют мощность около 10 вт, то есть 10~^в вт не один нейрон. В коре больших полушерий головного мозге — у человеке онв имеет толщину в 2—5 мм — сосредоточено вся высшая нервная деятельность человеке. Основные процессы, херактериэующие ее, — это процессы возбуждения и торможения. Все эти процессы связаны с существованием биотоков в мозгу, которые можно обнаружить, усилить и анализировать. Хотя наши сведения о структуре, составе и функциях мозга в нестоящее время еще весьма далеки от полноты и во многом mbj яются догадками, то, что мы знаем, заставляет поражаться целесообразности его устройстве.

И все-таки мозг реботеет медленно, и это нес не устраивает. Он овладеет недостаточным объемом памяти и неприятной способностью эабьгветь нужное. Он изнешивеется и не терпит перегрузок, переутомления и недостатка питания. Он совершенно не выдерживеет сотрясений и ударов, подвержен ужасным патологическим изменениям, которые могут причинить большие страдания его обладетелю и окружающим.

Поэтому человек решил «испревить» некоторые его нвдо-стетки. Простейшие функции мозга переложены на электронные машины, основное достоинство которых — быстроте действия. Однеко перед мозгом они имеют тот основной недо-стеток, что работают ненадежно, требуя непрерывной и многократной проверки опереций, в это приводит к большой потере времени и значительному снижению скорости работы.

Соэдавея электронные мешины, человек учится у природы тек же, кек он учился у нее, создевея приспособления и орудия физического труде. Но <мозг бесконечно сложнее рук и ног, и его моделировоние находится на самых первых ступенях.

ПРОБЛЕМЫ «МОЛЕКТРОНИКИ»

Одиеко невольно возникеет мысль: нельзя ли позеимство-вать у мозга его структуру? Так как осе процессы, происходящие а мозгу, — это процес ы электрические, сопровождающиеся или сочетающиеся с механическими и химическими, то нельзя ли в технике воспользоваться элементами систем, об-ледеющими, как клетки мозга, одновременно емкостью, индуктивностью и сопротивлением и меняющими эти переметры в соответствии с необходимостью?

А может быть, вообще можно обойтись без отдельных элементов? Может быть, допус имо использовать монолитные блоки метериелов, каждый из кото I* будет выполнять определенную функцию узле радиоэлектронной аппаратуры? Окезывеется, что такая область электроники уже получила некоторое первоначельное развитие. Она назывеется «молекулярной электроникой», или «молектроникой» Она имеет дело с созданием такой молекулярной структуры веществе, которея обеспечивала бы свойства, необходимые для управления потоком зоряженнь х частиц с целью достижения нужных результатов.

Сверхчистые кристеллы полупроводников (1 атом примеси на 10 млрд. атомов вещества) могут быть так обработвны, что будут содержеть в небольшом количестве нужные химические примеси и структурные еномелии. Электрические емкости, индуктивности, сопротивления здесь земеняются понятиями электронных спинов, энер етических полей и электрических обменов. Все эти предстевления, хотя и известны инженером, но для них непривычны.

Между тем уже ведутся роботы i этом нопревлении. Известно, что фирме «Вестингвуз» выращивает древовидные германиевые кристаллы — тонкие однородные ленты вместо круглых слитков. Создены функциональные узлы епперетуры в форме монолитных гермониевых блоков—легкий телеметрический усилитель с объемом в 0,015 см³, использующии всего один элемент вместо четырнедцети элементов в обычном усилителе не транзисторах; создан генератор с частотой повторения импульсов в пределах от 10 до 100 килогерц и длительностью импульса до 1 микросекунды. В этой области работеет также другая американская фирма, создающея так называемые «монолитные схемы» осаждением, травлением и диффузией; созданы диод, транзистор, сопротив пение и емкость из одного куске кремния. Токими методеми уже изготовлены мультивибратор и гетеродин с фазовым сдвигом.

Опытньй мультивибратор занимеет объем 0,016 см³ и весит 0,02 г. Достигнута невероятно высокая плотность размещения деталей — порядка 1 200 штук в 1 см¹. Скежу для срев-иения, что в обыкновенной епперетуре это плотность в тысячи рез меньше.

9