http://www.alcatel.com

Išradimų šimtmetis

Prof. Arūnas Krotkus

   Paskutiniųjų šimtmečio metų paskutiniajame žurnalo numeryje dera apžvelgti tą kelią, kurį per šį periodą nužengė mus dominanti technikos sritis - ryšių technika. Bet ryšių naujovių dvidešimtajame amžiuje būta tiek daug, jog jas visas išvardinti, juolab surikiuoti pagal svarbą, beveik neįmanoma. Faktiškai galime tvirtinti, kad pati telekomunikacijų technologija, šiuo terminu apibendrinant ir pačias ryšio terpes, ir ryšiams naudojamas kompiuterių ir informatikos technologijas, tapo pačiu svarbiausiu šimtmečio išradimu, neregėtai pakeitusiu ir kuo toliau, tuo labiau keičiančiu žmonių gyvenimo būdą ir jų santykius. Mūsų planeta vis labiau panėši į didžiulį kaimą, kuriame akimirksniu pasklinda visos, ir geros, ir blogos naujienos.

   Keletoje paskutinių šio žurnalo puslapių pabandysime pateikti šio šimtmečio svarbiausiųjų technikos pasiekimų chronologiją ir papasakoti apie kai kuriuos žmones, kūrusius tą techniką.

ELEKTRONINĖ LEMPA

   Elektronikos amžius prasidėjo 1904 m., kai buvo išrasta pirmoji elektroninė lempa - vakuuminis diodas. Radijo išradėjo G. Marconi bendradarbis Ambrose Flemingas į stiklo vamzdį, iš kurio buvo išpumpuotas oras, įstatė du elektrodus, kurių vienas buvo pakaitinamas apie jį susukta spirale. Elektros srovė galėjo tekėti nuo įkaitinto katodo link anodo, bet ne į priešingą pusę. Radijo technikoje vakuuminis diodas buvo labai greitai pritaikytas. Šis paprastas prietaisas būdavo įjungiamas į radijo imtuvų detektavimo grandines ir imtuvai galėjo lengviau iš daugybės eterio signalų išsirinkti reikiamą dažnį.

Lempa
L.de Foresto lempa.

   Diodas dar nebuvo tikroji radijo lempa, bet nepraėjus ir trims metams kitas amerikietis Lee de Forestas tarp pirmųjų dviejų elektrodų sugalvojo įstatyti dar vieną, vadinamą tinkleliu. Taip gimė triodas, kurio dėka ir įsisuko visa mūsų šimtmečio elektronikos revoliucija. Tinklelis leido valdyti lempa tekančią srovę. Nedidelis tinklelio įtampos pokytis sukeldavo didelį anodo srovės kitimą; taip buvo atrastas stiprinimas. Pats išradėjas pavadino savo kūrinį "audionu" dėl to, kad jo panaudojimas labai pagerindavo radijo imtuvų garso kokybę.

   Lee de Foresto tėvas buvo dvasininkas ir tikėjosi, jog sūnus seks jo pėdomis. Bet pastarąjį daugiau jaudino žemiškosios problemos. Išradėjo biografai pastebi, kad mokykloje Lee labai stengėsi būti pripažintas aplinkinių ir tai tęsėsi visą jo likusį gyvenimą. Beje, vienintelis titulas, kurio jam pavyko pasiekti toje Masachusetso mokykloje, buvo "negražiausias mokyklos berniukas".

   Nepaisant to, de Forestas labai pasitikėjo savimi. Jis nuolat, bet be didesnio pasisekimo, dalyvaudavo įvairiuose konkursuose, bandė pelnyti turtą ir šlovę išrasdamas įvairius daiktus. 1902 m. de Forestas įkūrė savo pirmąją kompaniją, turėjusią gaminti bevielio telegrafo įrangą, bet ji, kaip ir daug kitų po to jo įkurtų firmų, greitai bankrutavo.

   Po triodo netrukus atsirado elektroninė lempa su keturiais elektrodais - tetrodas, vėliau pentodas, heksodas ir daug įvairių kitų lempų. Padengus vidinę stiklo pusę fosforensuojančia medžiaga, elektriniai signalai tapo "matomi". Žalia magiška akutė parodydavo, kada radijo imtuvas yra geriausiai suderintas su priimamos stoties dažniu. Artimi elektroninės lempos giminaičiai yra elektrinius signalus "piešiančių" oscilografų elektroniniai vamzdžiai, televizorių kineskopai bei kompiuterių monitoriai.

   Pirmieji elektroniniai kompiuteriai irgi buvo lempiniai. 1946 m. sukurtas kompiuteris "Eniac" turėjo 18 000 elektroninių lempų ir naudojo 140 000 vatų galią. Išsiskirianti šiluma ir daugybės lempų švytėjimas suviliodavo į šį kompiuterį daugybę įvairių gyvių. O kai koks vabzdys užtrumpindavo vienos iš lempų anodinę įtampą, kompiuterio skaičiavimuose įsiveldavo klaida. Kompiuterininkai iki šiol tokias klaidas vadina "vabalais" (angl. bug).

   Tranzistoriai palengva išstūmė elektronines lempas iš daugelio jų taikymo sričių. Bet visų savo pozicijų lempos neužleido. Devintajame dešimtmetyje vienas iš Sovietų Sąjungos lakūnų pabėgo į Japoniją su naujausiuoju "Migu". Žingeidūs amerikiečiai išnarstė lėktuvą varžtelis po varžtelio. Kai jie pamatė lėktuvo elektronikoje lempas, visi juokėsi susiėmę už pilvų. Bet tas juokas greitai užstrigo gerklėse - paaiškėjo, kad lempos gali daug daugiau nei amerikiečių puslaidininkiniai prietaisai.

E. H. ARMSTRONGAS

   Jeigu tektų rinkti patį sėkmingiausią šio šimtmečio išradėją, amerikietis Edwinas Howardas Armstrongas (1890-1954) neabejotinai būtų vienas pirmųjų kandidatų. Būtent jam turime būti dėkingi už grįžtamojo ryšio (1912), superheterodino (1918) ir visos FM radijo sistemos (1933) atsiradimą.

E. H. Armstrongas
E. H. Armstrongas

   Išradėju Armstrongas nutarė tapti,. kai jam tebuvo vos keturiolika metų. Berniuką sužavėjo G. Marconi, ką tik pasiuntusio pirmuosius radijo signalus per Atlantą, pasiekimai. Pirmąjį svarbų išradimą Armstrongas sukūrė dar būdamas Columbijos universiteto studentu. Tyrinėdamas de Foresto išrastą vakuuminę lempą - audioną - jis suprato, kaip ją galima efektyviausiai panaudoti. 1912 m. vasarą jaunasis išradėjas dalį anodo srovės paleido tekėti lempos tinklelio grandine. Bandydamas naująją grandinę savo bendrabučio kambaryje jis ėmė vieną po kitos priiminėti vis tolimesnių miestų radijo stočių signalus. Signalai buvo tokie stiprūs, kad net nereikdavo užsidėti ausinių. Vėliau Armstrongas aptiko, jog grįžtamojo ryšio grandinę galima panaudoti ne tik stiprinant, bet ir generuojant radijo signalus.

   Šis išradimas tapo ir jo diplominio darbo, ir pirmojo patento pagrindu. Tuomet prasideda Pirmasis pasaulinis karas ir Armstrongas yra mobilizuojamas į JAV kariuomenę. Čia jam įsakoma sukurti radijo imtuvą, kuriuo būtų galima klausyti pačius silpniausius priešo siunčiamus radijo pranešimus. Toks aštuonių lempų radijo imtuvas neilgai trukus yra sukuriamas ir pastatomas Eifelio bokšte. Armstrongas naująją schemą pavadino superheterodinu. Nors jokių slaptų priešo ryšio seansų tuomet ja taip ir nepavyko išgirsti, šiandien ši schema yra naudojama 98 proc. visų radijo ir televizijos imtuvų.

   Iš karo Armstrongas grįžo majoru; jo krūtinę puošė prancūzų Garbės legiono ordinas. Tuomet prasideda radijo transliavimo bumas, ir išradėjas parduoda teisę į savuosius patentus ir tampa milijonieriumi. Nepaisant to, jis ir toliau dirba gimtajame Kolumbijos universitete. Bet jo sėkmė neleidžia ramiai miegoti konkurentams. Armstrongas yra įtraukiamas į daugelį teisminių ginčų, užsitęsusių net dvylika metų. Formaliai teismus laimėjo vakuuminio triodo išradėjas Lee de Forestas ir jį rėmusi kompanija AT&T, tačiau inžinierių bendruomenė nesutiko su šiuo nuosprendžiu. Radijo inžinierių institutas atsisakė atimti iš Armstrongo jam suteiktą Garbės medalį, o Franklino institutas gana demonstratyviai apdovanojo jį pačiu garbingiausiu JAV mokslo prizu - Franklino medaliu.

   Visą tą laiką Armstrongas nenutraukė savo tyrimų. Jis pirmasis ėmėsi spręsti paskutinę didelę radijo ryšio problemą - elektrostatinių triukšmų pašalinimą. 1933 m. jis, nepaisydamas tuomet vyravusios nuomonės, nuspendžia panaudoti radijo ryšiui dažnio moduliavimą FM. Tiesa, Didžioji ekonominė krizė neleido jam iškart sudominti naująja sistema radijo kompanijų ir pirmoji FM stotis buvo pastatyta tik 1940 m.

   Po Antrojo pasaulinio karo FM stočių tinklas ėmė sparčiai plėstis, bet radijo biznieriai vėl nenorėjo pripažinti išradėjo teisių. Jau sunkiai sergantis, išleidęs tyrimams daugumą savo pinigų ir prieš akis matydamas dar vieną ilgą teismų grandinę, Armstrongas palūžo ir vieną naktį iššoko pro savo buto Niujorke langą. Galiausiai jo našlė laimėjo visus 21 teismo procesus ir gavo 10 mln. dolerių; FM tapo svarbiausiuoju radijo ryšio būdu, bet didysis išradėjas tos dienos jau nesulaukė.

RAKETOS IR PALYDOVAI

   Kosminių raketų epocha prasidėjo 1942 m. spalio 3 d. mažame Baltijos jūros pusiasalyje prie šiaurinių Vokietijos krantų. Ten, Pėnemiundės poligone, nacių Vokietija pirmąkart sėkmingai išbandė artilerijos raketą A-4, vėliau pavadintą V-2. Degančių dujų stulpo stumiama raketa pasiekė beveik 5,5 tūkst. kilometrų per valandą greitį, pakilo į viršų apie 20 km ir nuskriejo daugiau kaip 200 km nuotolį. Greitai V-2 buvo pradėtos gaminti masiškai, išnaudojant greta esančios Nordhauseno koncentracijos stovyklos kalinių darbą. Tūkstančius šių raketų karo pabaigoje Hitleris pasiuntė į Londoną ir kitus Pietų Anglijos miestus.

V. von Braunas
Verneris von Braunas

   Berlyno ginklų pramonės ministerija įsakė raketų kūrimo grupei sunaikinti visus slaptus dokumentas. Von Braunas nepakluso ir paslėpė brėžinius apleistoje šachtoje Harco kalnuose, kad vėliau juos iš ten pasiimtų. Hitleris netgi buvo nurodęs išžudyti konstruktorius, kad tik jų žinios nepasiektų priešo. Bet šiems kėslams išsipildyti nebuvo lemta ir W. von Braunas su savo komanda 1945 m. gegužės mėn. sugebėjo pasiekti amerikiečių užimtą teritoriją ir pasiduoti į nelaisvę.

   Raudonoji armija vokiečių raketų poligoną užėmė 1944 m. rugsėjį, bet pradžioje jis jos ekspertus mažai domino. Gal rusai ieškodami kitų trofėjų raketas būtų išvis pražiopsoję, jei ne Čerčilis, atkakliai "bombarduojantis" Staliną savo prašymais įsileisti ten britų ekspertus. Tik po to, kai atvyko britų komanda su tiksliais žemėlapiais, rodančiais, kur buvo raketų paleidimo aikštelė ir daug jų nukritimo vietų, poligoną supusios pelkės buvo apieškotos pėda po pėdos. Rusams pavyko surasti visą V-2 variklį ir daug kitų liekanų. Visos jos buvo nedelsiant nugabentos į Maskvą - į institutą NII 1, - kur buvo imtasi ypatingų slaptumo priemonių.

   Instituto specialistai pradžioje negalėjo patikėti savo akims. Raketos tūta buvo tiems laikams sunkiai suvokiamo dydžio. 1943 m. sukurta geriausia SSSR skystakurė raketa išvystydavo 1,5 tonos trauką, o atrastojo V-2 variklio trauka siekė 30 tonų. Dar 1946 m. sovietų specialistai kartu su išlikusiais jų okupuotoje zonoje vokiečių inžinieriais atstatė V-2 gamybos liniją ir pagamino apie tuziną raketų. Kitais metais visa tai, - ir gamykla, ir patys inžinieriai - iškeliavo į SSSR, į atkampiuose rajonuose įsikūrusius slaptus institutus ir gamyklas.

   Dešimt metų tvyrojo tyla, bet 1957 m. spalio 4 d. ją nutraukė pirmojo "sputniko" pypsėjimas iš kosmoso. Rusai sugebėjo sukurti tokią galingą raketą, kad ji nugalėjo net ir Žemės trauką. Paleidę pirmąjį dirbtinį Žemės palydovą sovietai tapo neabejotinais raketų technikos lyderiais. Amerikiečiams tai buvo nemalonus siurprizas. Praėjus metams po pirmojo palydovo paleidimo, JAV prezidentas Eizenhaueris įkuria Nacionalinę aeronautikos ir erdvės tyrimų agentūrą (NASA), į kurią iš karinės žinybos pervedė ir W. von Brauną su grupe. Kosminės lenktynės tarp SSSR ir JAV įsibėgėja.

   Pradžioje šiose lenktynėse neabejotinai pirmavo sovietai. Pirmasis kosmonautas leitenantas Jurijus Gagarinas ir kiti sovietų kosmonautai buvo didvyriai viso pasaulio akyse. Amerikiečiams su tuo susitaikyti buvo labai sunku. Iškart po Gagarino skrydžio prezidentas Kenedis pareiškė, kad per dešimtmetį JAV nusiųs savo kosminę ekspediciją į Mėnulį ir sugrąžins ją atgal į Žemę. W. von Brauno sukurtos galingiausios "Saturno" raketos dėka NASA sugebėjo tą pažadą išpildyti netgi greičiau - per septynerius metus. Kai astronautas N. Armstrongas 1968 m. rugpjūčio 21 d. pastatė pėdą Mėnulio ramybės jūroje, lenktynės dėl kosmoso "užkariavimo" praktiškai baigėsi.

   Šiandien palydovų skrydžiai į kosmosą prarado buvusio heroizmo aurą. Daugiausia apie juos pastaruoju metu buvo galima išgirsti dėl nesibaigiančių rusų kosminės "Mir" bėdų. Dirbtiniai žemės palydovai irgi tapo kasdienišku dalyku, tarnaujančiu nebe "socializmo sistemos pranašumui" įrodyti, o labai konkretiems darbams. Šimtai jų perduoda ryšių linijose sklindančius signalus, o palydovinės televizijos antenos "lėkštes" galima išvysti ne vien kosminių skrydžių valdymo centruose, bet ir paprasčiausio daugiabučio balkone.

TRANZISTORIUS

   Žmonijos istoriją įprasta dalinti į periodus, pavadintus svarbiausiosios to laiko technologinės medžiagos vardu. Turime akmens, bronzos ir geležies amžius. Sekant šia tradicija, XX amžiui, o ypač jo antrajai pusei, labiausiai tiktų silicio amžiaus vardas. Be šio antrojo pagal paplitimą Žemėje elemento nebūtų nei elektronikos, nei kompiuterių, nei šiuolaikinių ryšių priemonių.

Tranzistoriaus išradėjai
Tranzistoriaus išradėjų trejetukas: iš kairės W. Shockley, W. Brattain ir J. Bardeen.

   Silicis ir kiti puslaidininkiai buvo žinomi dar XIX amžiuje, bet mažai ką domino. Inžinierius ypač erzino tai, kad šių medžiagų savybės labai priklausė nuo jose esančių priemaišų. Daugiausia dėl to visuotinai buvo manoma, kad tokių įnoringų medžiagų niekuomet nepavyks kur nors panaudoti. Bet 1940 m. viskas pakrypo kita linkme. Amerikiečių Bell laboratorijos chemikas R. Ohlis bandydamas sukurti radarui skirtą mikrobangų detektorių netyčia pastebėjo, kad tarp dviejų skirtingai priemaišomis užterštų silicio gabalo dalių, įjungus ant stalo stovėjusią lempą, atsirado elektros įtampa. Šitaip buvo atrastas svarbiausias puslaidininkinių prietaisų elementas, vadinamas p-n sandūra, ir pirmasis šią sandūrą naudojantis prietaisas - saulės elementas.

   Tai, jog puslaidininkiniai prietaisai gimė Bell laboratorijose, o ne kur kitur, nieko neturėtų stebinti: ta mokslo įstaiga ir tuomet, ir dabar yra, ko gero, pati stipriausia pasaulyje. Todėl ir atradimo svarba čia buvo įvertinta kaip niekur kitur. Iškart puslaidininkių tyrimams buvo mesta daugiau jėgų ir, ėmusis ypatingų slaptumo priemonių, buvo stengiamasi sukurti iš jų prietaisą, galintį stiprinti elektros signalus. Toks prietaisas - tranzistorius - atsirado 1947 m. gruodžio 16 d. po vieno sėkmingo Johno Bardeeno ir Williamo Brataino bandymo. Tas atradimas buvo gana atsitiktinis; abu ruošėsi patikrinti visai kitą hipotezę, bet netyčia prijungė prie kristalo vielytes taip, kad kristalas ėmė stiprinti juo tekančią elektros srovę.

   Grupei vadovavęs firmos "vunderkindas" Williamas Shockley buvo kiek nusivylęs, jog pats svarbiausias atradimas buvo padarytas jam nedalyvaujant. Negalėdamas su tuo susitaikyti jis užsidarė savo kabinete ir iš jo išėjo tik po mėnesio, kai pasauliui galėjo parodyti pirmą išsamią tranzistoriaus teoriją.

   1956 metais, po to, kai jam ir abiem paminėtiems bendradarbiams už tranzistoriaus sukūrimą buvo įteikta Nobelio premija, Shockley grįžta į gimtąją Kaliforniją ir čia įkuria firmą, turėjusią gaminti puslaidininkinius prietaisus. Tiesa, verslininkas jis pasirodo besąs nelabai geras; firma galiausiai bankrutuoja, bet iš jos pabėgę jauni inžinieriai kaimynystėje prikuria naujų nedidelių puslaidininkių gamybos kompanijų. Taip atsirado garsusis Silicio Slėnys (Silicon Valley), jau keturiasdešimt metų diktuojantis pasauliui naujų technologijų madas.

   Silicio Slėnyje gimdavo vis naujos idėjos. Apie 1960 m. pradėta viename silicio kristale gaminti ne po vieną, o po kelis tranzistorius, ten pat sukuriant ir kitus elektronikos schemos komponentus: varžus, kondensatorius, induktyvumus. Nuo tol tokioje integrinėje schemoje esančių komponentų skaičius kas 1,5 metų vis padvigubėja. Tokią tendenciją dar 1965 m. prognozavo vienas iš Shockley mokinių Gordonas Moore'as; šis "Moore dėsnis" tapo savotišku pasaulio mikroelektronikos pramonės "penkmečio planu". Kiekviena kompanija žino tai, jog jei ji nesugebės laiku pradėti gaminti sudėtingesnių integrinių schemų, tai ją tikrai aplenks konkurentai.

   1969 m. viena mažytė Slėnio firma, vadinama Intel, gavo užsakymą iš Japonijos sukurti integrinę schemą, skirtą kalkuliatoriams. Kai po poros metų schema buvo sukurta, Intel pamatė, kad ji verta daug daugiau nei 40 tūkst. dolerių kontrakto ir pabandė atsipirkti teises į savąjį kūrinį. Japonai greitai sutiko, nes taip ir nesugalvojo, kur savo kalkuliatoriuose galėtų panaudoti tokią sudėtingą mikroschemą. "Intel 4004" pavadintas pirmasis mikroprocesorius atstojo ištisą kompiuterį. Būtent tam jis po poros metų ir buvo pradėtas naudoti. Taip prasidėjo kompiuterių revoliucija.

KOMPIUTERIS

   Iki Naujųjų metų beliko vos kelios dienos. Galbūt po to, kai laikrodis išmuš dvylika, mūsų laukia visiškas chaosas: neveikiančios skrydžių valdymo sistemos, sutrikusios energijos tiekimo sistemos ir streikuojantys bankomatai. Viskas vien dėl tos priežasties, kad kompiuteriai nesugebės susidoroti su perėjimu į 2000-uosius metus. Per pusę šimtmečio kompiuteris iš labai specializuotos skaičiavimo mašinos, naudojamos vien mokslininkų ir specialistų, tapo visos visuomenės svarbiausiąja atrama. Be kompiuterių pasaulis sustotų vietoje.

ENIAC
ENIAC

   Bet kas gi pirmasis išrado kompiuterį? Enciklopedijose dažniausiai minima amerikiečių J.P. Eckerto ir J.W. Mauchly sukurtoji pirmoji elektroninė skaičiavimo mašina "Eniac". Kiti norėtų kompiuterio išradėjo laurus suteikti Johnui Atanasoffui (bulgarų kilmės amerikiečiui, 1939 m. pradėjusiam rinkti lempinę skaičiavimo mašiną, bet dėl prasidėjusio karo niekada jos ir neužbaigusiam). O gal tas išradėjas buvo vokietis Konradas Zuse? Ar britas Alanas Turingas, konstravęs sudėtingas šifravimo mašinas ir pirmasis suformulavęs svarbiausiuosius automatinio duomenų apdorojimo matematinius principus. Arba geriau išvis išbraukime kompiuterį iš dvidešimtojo amžiaus išradimų sąrašo, nes anglų profesorius Charles Babbage savo analitinį variklį buvo sumeistravęs dar 19 amžiuje, o Heronas iš Aleksandrijos yra aprašęs svarsčių judėjimu pagrįstą skaičiuoklį dar iki Kristaus gimimo?

   Matyt, neteisingas yra pats šio klausimo suformulavimas. Atrodo, kad svarbus buvo ne tiek paties kompiuterio išradimas, kiek milžiniškas šuolis, įvykęs po to, kai kompiuteriai imti gaminti naudojant tranzistorius ir kitus puslaidininkinius prietaisus. Tik tuomet pradėjo sparčiai kristi kompiuterių kainos. Dėl vis mažėjančių integrinių schemų kompiuterius dabar įmanoma įterpti visur - į įvairiausius prietaisus ir sistemas. Be puslaidininkių technologijos ir be puslaidininkinių prietaisų kompiuteris iki šiol būtų buvęs elektroninių lempų prigrūstas griozdas, kurį nuolat aptarnautų ištisa specialistų armija. Tokius kompiuterius nusipirkti galėtų tik pačios didžiausios pramonės korporacijos ar turtingiausios mokslo institucijos, o tarnautų jie vien skaičiavimams.

   Mikroprocesorius buvo išrastas 1971 m. Jis leido pradėti asmeninių kompiuterių revoliuciją, kurios pradžia datuojama 1981 m., kai kompanija IBM pateikė rinkai savąjį PC. O kai 1984 m. pasirodė Apple kompiuteris "Macintosh", kompiuteriai tapo prieinami ir tiems, kurie iki tol dar baiminosi lįsti į magišką užkoduotų kompiuterinių programų pasaulį. Tais metais, kai buvo išrastas mikroprocesorius, pasaulyje buvo keletas dešimčių tūkstančių kompiuterių. Dabar kompiuterių yra šimtai milijonų. Netrukus sužinosime, ar jie dar veiks ir kitame šimtmetyje.

   Kompiuterių istorija yra vienas ilgas pasakojimas apie nuolat gerėjančius jų veikos parametrus. Tuo pat metu pradedama suprasti, kad egzistuoja ribos to, ką dar galima išspausti iš puslaidininkių. Kartkartėmis pasirodo naujo tipo kompiuterių, naudojančių kitus kvantinės fizikos principus ar optinius komponentus, pasiūlymai. Bet, bent jau artimiausioje ateityje, galime būti tikri, kad kasmet maždaug padvigubės ir puslaidininkiais besiremiančių dabartinių kompiuterių galimybės. Mikroschemų raštas darosi vis smulkesnis, atsiranda daugelį sluoksnių turinčios integrinės schemos, todėl kompiuteriai tampa spartesni. Nauja, gudriau suplanuota kompiuterių architektūra leidžia jiems vienu metu apdoroti daugiau uždavinių. Tikėkimės, jog tokie galingi asmeniniai kompiuteriai greitai stovės ant stalo ir daugelyje Lietuvos namų.

OPTINĖ SKAIDULA

   1966 m. Charles K. Kao ir George A. Hockham paskelbė mokslinį straipsnį, kuriame siūlė tolimųjų nuotolių ryšiams naudoti optines skaidulas. Straipsnis, kuriame prognozuojamas medžiagų, iš kurių galima pagaminti šviesolaidžius su mažais nuostoliais, sukūrimas, lieka kertiniu optinio ryšio istorijos akmeniu. Stebėtinai aiškiai abu mokslininkai apibūdino visus svarbiausius būsimos technologijos bruožus. Jie jau tuomet įsivaizdavo skaitmeninių signalų siuntimą vienmodėmis skaidulomis ir suformulavo pagrindinį uždavinį - skaidulų, kuriose nuostoliai yra mažesni už 20 dB/km, sukūrimą. Nors 1966 m. toks uždavinys atrodė sunkiai išsprendžiamas, tikslas buvo pasiektas jau po ketverių metų.

Optinis kabelis.

   Pati skaidulinė optika atsirado dar 6-ajame dešimtmetyje, kada šviesolaidžiai buvo pradėti naudoti medicinoje. Jie leido gydytojams pažvelgti į žmogaus kūno vidų. Kai T. Maimanas 1960 m. sukūrė pirmąjį lazerį, pačių geriausių skaidulų slopinimas buvo apie 1 dB/m. Šito pakako poros metrų ilgio endoskopams, bet jokiu būdu ne ryšių technikai. Bell Labs mokslininkai pabandė sukurti optinį radijo relinės linijos analogą, pastatydami lazerius ant dviejų namų stogų. Veikiai jie pamatė, kad oras nėra toks skaidrus, kaip atrodo. Lietus, sniegas ar tirštas rūkas sumažindavo 2,6 km nuotoliu sklindantį signalą net 60 dB, su kuo nebūtų sutikusi nė viena telefono kompanija.

   Dauguma inžinierių tuomet manė, kad naujos ryšių technikos kartos stuburu taps tuščiaviduriai optiniai bangolaidžiai. Tik Anglijos Harlow mieste esančiose Standard Telecommunication Laboratories (STL) daugiau dėmesio buvo skiriama kitos rūšies mikrobangių bangolaidžių optiniams analogams - lankstaus plastiko juostelėms, dielektriniams bangolaidžiams. 1963 m. STL grupei vadovavęs T. Karbowiak paskyrė dielektrinių optinių bangolaidžių temą dviems jauniems inžinieriams - C. Kao ir G. Hockhamui. Pirmasis tuomet jau rašė disertaciją, o antrasis tik prieš porą metų buvo baigęs koledžą.

   Hockham pademonstravo savo matematinius sugebėjimus ir nustatė, kiek skaidula turi būti vienalytė. Dauguma kitų bangolaidžių yra be galo jautrūs mažoms skersmens fliuktuacijoms, neišvengiamai atsirandančioms bet kokio gamybos proceso metu. Gi optiniame šviesolaidyje net 10 proc. mechaninė tolerancija netrukdo iki 1 GHz dažnių juostos perdavimo.

   Kao sutelkė dėmesį į nemalonią optinių nuostolių problemą. Iš stiklo savybių ekspertų jis sužinojo, kad beveik visa šviesos sugertis šioje medžiagoje atsiranda dėl joje esančių priemaišų. Valant stiklą, nuostolius galima sumažinti maždaug iki 1 dB/km. 1965 metams baigiantis Kao ir Hockham surinko viską, ką tuo metu jau žinojo apie optines skaidulas, ir pateikė straipsnį moksliniam žurnalui.

   Pirmosios mažos sugerties skaidulos buvo pagamintos 1970 m., o dar po dešimties metų paaiškėjo, kad Kao net neįsivaizdavo, kiek mažus nuostolius skaidulose galima pasiekti. Pradžioje ryšininkus daugiau jaudino nuostoliai skaidulų sujungimo vietose, todėl jie daugiau naudojo daugiamodes skaidulas. Prie vienmodžių skaidulų pereita 9-ojo dešimtmečio pradžioje. Dabar keleto dešimčių gigabitų per sekundę dydžio optinio ryšio sistemos sparta jau nieko nebestebina.

MOBILUSIS TELEFONAS

   Nė vienas atskiras asmuo ar mokslininkų grupė negali pasigirti, jog būtent jis išrado mobilųjį telefoną. Ši technikos naujovė pamažu augo ir vystėsi nuo pat to meto, kai paskutinio XIX a. dešimtmečio viduryje G. Marconi parodė radijo ryšio galimybę. Svarbi mobiliojo telefono ryšio gairė buvo 1946 m., kai amerikiečių telefono kompanija AT&T gavo licenciją pirmajam pasaulyje automobilių telefonų tinklui.

Beduinas
Atsiradus mobiliajam telefonui ne toks vienišas tapo ir beduinas dykumoje.

   Pirmieji mobilieji telefonai buvo lagamino dydžio ir naudodavo labai daug elektros energijos. Buvo juokaujama, kad tokiu telefonu iš viso galima paskambinti du kartus: pirmąkart į namus pranešti žmonai, kad vėluosite pietų, o antrąjį kartą - artimiausiai telefonų aptarnavimo stočiai, kur bus keičiamas mobiliojo telefono akumuliatorius.

   1947 m. Bell laboratorijose gimė korinio ryšio koncepcija, tapusi šiuolaikinių mobiliojo ryšio sistemų pagrindu. Bet kuris geografinis regionas yra padalijamas į celes, kurių kiekvienoje stovi po radijo stotį - bazinę stotį, aptarnaujančią netoliese esančius mobiliuosius telefono aparatus.

   1956 m. pirmoji komercinė mobiliojo telefono sistema atsirado ir Švedijoje, kuri ir dabar yra viena iš šios technikos srities vystymo lyderių. Ta sistema veikė apie ketvertą metų ir turėjo 125 abonentus. Visi telefono aparatai buvo įrengti automobiliuose, tinklą aptarnavo telefonistės; juo galėjo naudotis tik labai turtingi žmonės.

   Skandinavai sukūrė ir pirmąją automatinę mobiliojo telefono ryšio sistemą, pavadintą NMT 450. Tiesa, pirmąjį NMT tinklą švedų kompanija Ericsson 1981 m. paleido ne savo šalyje, o Saudo Arabijoje, bet dar tų pačių metų pabaigoje toks tinklas ėmė veikti ir visose Šiaurės šalyse. Kitas žingsnis mobiliojo telefono istorijoje buvo ryšio skaitmenizavimas. 1982 m. Europos šalys sutarė dėl skaitmeninio mobiliojo ryšio sistemos standarto, kuris buvo pavadintas GSM. Pirmasis GSM tinklas 1992 m. sausio mėn. atsirado Suomijoje.

   Po metų kitų turėtų pasirodyti jau trečiosios kartos korinio mobiliojo telefono ryšio tinklai UMTS, siūlysiantys savo abonentams žymiai spartesnį duomenų ryšį ir nuolatinį prisijungimą prie "Interneto". Realybe taps ir vaizdo telefonai.

   Kai pirmieji mobilieji telefonai atsirado Lietuvoje, jie neretai buvo pavadinami "palydoviniais". Iš tikrųjų Comliet analoginiai, Omnitel ar Bitės GSM skaitmeniniai telefono aparatai rišasi ne su dirbtiniais Žemės palydovais, o tik su visame krašte prismaigstytomis bazinių stočių antenomis. Bet egzistuoja ir kitokie mobilieji telefonai, kuriais skambinant yra iš bet kurio Žemės rutulio taško tiesiogiai susisiekiama su palydovų spiečiumi, surandančiu pageidaujamą abonentą. Prieš keletą metų tokiais telefonais naudojosi nebent CNN korespondentai ar nelaimėlis Čečėnijos prezidentas D. Dudajevas. Nuo praeitų metų palydoviniu telefonu jau gali naudotis kiekvienas, kuris sutiks už aparatą sumokėti 3000 dolerių, o už pokalbio juo minutę - apie 5 dolerius. Nors amerikiečių kompanija Iridium sukūrė 66 dirbtinius Žemės palydovus turintį ryšio tinklą, kol kas dideliu klientų antplūdžiu pasigirti negali, nes ji jau susilaukė konkurentų, todėl palydovinis telefono ryšys ateityje neabejotinai pigs ir taps populiaresnis.

Žymiausi išradimai

1900

Linijos apkrovimas indukcine rite (išradėjas vengrų kilmės amerikietis M. Pupin) sumažina telefonu perduodamo balso iškraipymus.

1901

G. Marconi pasiunčia radijo signalą per Atlanto vandenyną.

1902

Arthuras Kornas pasiunčia fotoelektriškai nuskenuotus vaizdus dvilaide linija.

Povandeninis telegrafo kabelis sujungia Kanadą ir Australiją.

1904

Išrastas automatinis telefono atsakiklis. Jis buvo pagamintas Voldemaro Paulseno (Danija) sukurto telegrafono pagrindu ir galėjo įrašinėti telefonu perduodamas žinutes bei automatiškai atsakyti.

A. Flemingas išranda vakuuminį diodą.

Vokietijoje laidais perduota fotografija.

1905

G. Marconi užpatentuoja kryptinę horizontaliąją anteną.

1906

Lee de Forestas išranda trijų elektrodų vakuuminę lempą „audioną“ (dabar vadinamą triodu), galintį stiprinti ir generuoti radijo signalus.

Bell Telephone Company instaliuoja Jungtinėse Valstijose automatines telefono stotis. Amerikietis, laidotuvių kontoros savininkas, Almon Brown Strowger tokią stotį išrado dar 1889 m.; jos bus plačiai naudojamos iki pat skaitmeninių stočių atsiradimo.

1907

Borisas Rosingas (Rusija) sukuria pirmą pasaulyje veikiančią televizijos sistemą, naudojančią besisukantį (Nipkowo) diską ir elektroninį vamzdelį.

1912

Kanadietis R. A. Fessendenas išranda heterodininį radijo imtuvą.

E. Armstrongas (JAV) išranda grįžtamąjį ryšį.

1914

Pirmasis tarpkontinentinis telefono pokalbis.

E. Kleinschmidtas (vokiečių kilmės amerikietis) išranda teletaipą.

1915

Radijo telefonu yra kalbamasi per Atlanto vandenyną.

Išrastas garsiakalbis.

1917

Edward Howard Armstrong išranda superheterodino grandinę.

1921

Išrasti kvarco kristalai, stabilizuojantys radijo signalų dažnį.

1923

Vladimiro Zvorykino (rusų kilmės amerikietis) ikonoskopo kamera ir kineskopo vamzdis.

1925

JAV pradedamos komerciškai teikti faksimilinio ryšio paslaugos.

E. H. Armstrongas išranda dažninį moduliavimą (FM).

1926

Škotas J. Baird pademonstruoja elektromechaninę televizijos sistemą.

Bell Labs perduoda televizijos pagalba kino filmą.

1927

21 metų amerikiečių inžinierius P.T. Farnsworthas sukuria pirmąją visiškai elektroninę televizijos sistemą.

1929

IBM pradeda naudoti 80 stulpelių perfokortas.

Londone atidaryta pirmoji televizijos studija.

JAV išrastas automobilinis radijas.

1931

Elektroninės televizijos transliacijos Los Angeles ir Maskvoje.

1936

Koaksinis kabelis sujungia Niujorką su Filadelfija.

Alanas Turingas (Anglija) aprašo pagrindinius kompiuterių principus.

1937

Stibitz iš Bell Labs išranda elektroninį kalkuliatorių.

Pasiūlytas impulsinis kodo moduliavimas.

BBC pradeda reguliariai transliuoti elektroninės televizijos programas.

1938

Kompanija Du Mont pradeda pardavinėti pirmąjį buitinį elektroninį televizorių.

1940

R. Ohlis atranda silicio kristale p-n sandūrą.

1941

Mikrobangų diapazono ryšys.

1942

Pirmasis elektroninis skaitmeninis kompiuteris.

1943

Telefono linijose įrengiami kartotuvai.

1945

Pasiūlyta geosinchroninių dirbtinių Žemės palydovų koncepcija.

1946

Pirmasis šiuolaikinis elektroninis kompiuteris „ENIAC“.

Automobilių radijo telefonai prijungiami prie telefono tinklų.

1947

Bell Labs yra išrandamas tranzistorius.

1948

C. Shannon pasiūlo informacijos teoriją.

Lėktuvas retransliuoja televizijos laidą penkiose valstijose.

1949

Magnetinė kompiuterių atmintis.

1950

Spalvotos televizijos transliacijos.

Vidikono tipo televizijos kamera pagerina vaizdo kokybę.

1951

JAV yra pusantro milijono televizorių.

Pradedami pardavinėti kompiuteriai.

1952

Įvedami telefono vietiniai kodai.

Sony sukuria tranzistorinį radijo imtuvą.

1955

Pirmieji skaidulinio optinio ryšio bandymai.

1956

Pirmasis transatlantinis telefono pokalbis.

1958

Duomenys perduodami paprastomis telefono linijomis naudojant modemą.

Lazerio išradimas.

1959

Išrasta integrinė schema.

Prancūzai įveda SECAM spalvotosios televizijos sistemą, o vokiečiai - PAL sistemą.

Pirmasis automatinis kopijavimo aparatas „Xerox 914“.

1962

Pasirodo minikompiuteriai.

„Telstar“ palydovas perduoda vaizdo signalą per Atlantą.

1963

Pirmasis geosinchroninis palydovas orbitoje.

1964

Tokijo olimpinės žaidynės transliuojamos į visą pasaulį per palydovus.

1965

Elektroninė telefono stotis.

Ryšio palydovas „Intelsat I“ iškeltas į orbitą virš Atlanto.

1966

Šviesolaidinis optinis kabelis.

Xerox pradeda pardavinėti faksimilinio ryšio aparatą „Telecopier“.

1967

Bevirvėlaidis telefono aparatas.

Pasaulyje jau yra apie 200 mln. telefonų - pusė jų Jungtinėse Valstijose.

1968

Rinkoje pasirodo RAM kompiuterio atmintinė.

JAV astronautai perduoda tiesioginius vaizdus iš Mėnulio.

Paketinis duomenų perdavimas.

1970

Kompiuterių diskeliai iškart labai išpopuliarėja.

1971

Kompanija Intel pagamina mikroprocesorių - vienkristalį kompiuterį.

Wang 1200 yra pirmasis pasaulyje kompiuterinis tekstų redaktorius.

1972

Laboratorijose sukuriama skaitmeninė televizija.

1973

Prancūzai sukuria pirmąjį mikrokompiuterį.

„Ethernetas“.

1975

TCP/IP protokolas.

1976

Asmeninis kompiuteris „Apple I“.

Teleteksto sistema.

1978

Pirmasis lazerinis spausdintuvas „Xerox 9700“.

1979

Japonijoje - pirmoji korinė telefono ryšio sistema.

1980

Pradėtos teikti tarptautinės elektroninio faksimilinio ryšio paslaugos.

Atlantoje (JAV) įrengta pirmoji šviesolaidinio optinio ryšio sistema.

1981

IBM PC.

Pirmasis nešiojamasis (laptop) kompiuteris.

Išrasta kompiuterio pelė.

Pirmasis NMT mobiliojo telefono ryšio tinklas.

1983

Žurnalas „Time“ išrenka asmeninį kompiuterį „Metų žmogumi“.

JAV įkuriamas pirmasis korinio ryšio tinklas.

1984

Japonai sukuria aukštos kokybės faksus.

Apple „Macintosh“, IBM PC AT.

Vieno megabaito atminties mikroschema.

1985

Palydovinė televizija.

Sony 40x25 metrų televizijos ekranas.

1986

Skaitmeniniai telefono tinklai.

1990

Tim Berners-Lee ir Robert Cailliau iš Europos mokslinės laboratorijos CERN pasiūlo kompiuterinio „Interneto“ tinklo idėją ir sukuria pirmąją naršyklės programą.

1992

Pirmasis GSM mobiliojo telefono ryšio tinklas.

1998

Palydovinė telefono ryšio sistema „Iridium“.


El. p.: info@elektronika.lt