Showing Revision 24 created 06/03/2020 by Anna Kotova.

1. Title:
   Как на самом деле устроены смартфоны
2. Description:

   Вы когда-нибудь задумывались о том, как работает ваш смартфон? Отправьтесь в путешествие на атомный уровень вместе с исследовательницей Кэти Малцер, которая рассказывает, как почти каждый компонент наших мощных устройств существует благодаря химикам, а не предпринимателям Кремниевой долины, как полагает большинство людей. Как она говорит: «Химия — это герой электронных коммуникаций».

3. Speaker:
   Кэти Малцер
4. 1125 0:01 - 0:05
   Когда я перешла в старшие классы,
   у меня появился новый телефон Nokia
5. 5292 0:05 - 0:08
   и я подумала: «Вот новая крутая замена
6. 7708 0:08 - 0:11
   моей старенькой переносной рации
   девчачьей розовой расцветки,
7. 10708 0:11 - 0:15
   и теперь я и мои друзья
   можем писать или звонить друг другу,
8. 14583 0:15 - 0:16
   где бы мы ни находились,
9. 15875 0:16 - 0:17
   вместо того,
10. 17167 0:17 - 0:20
    чтобы делать это понарошку,
    бегая на заднем дворе».
11. 20417 0:20 - 0:22
    Скажу честно.
12. 22167 0:22 - 0:26
    Тогда я мало задумывалась о том,
    как были сделаны эти устройства.
13. 26458 0:26 - 0:29
    Обычно они появлялись
    в Рождественское утро,
14. 28833 0:29 - 0:32
    так что, возможно, их создавали
    эльфы в мастерской Санты.
15. 32875 0:33 - 0:35
    Позвольте задать вам вопрос.

    ¶

16. 35042 0:35 - 0:38
    Кто же они, эти эльфы,
    которые делают эти устройства?
17. 39333 0:39 - 0:41
    Мои знакомые ответили бы так:
18. 41500 0:42 - 0:45
    «Наверное, это одетые в толстовки
    инженеры-программисты Кремниевой долины,
19. 45167 0:45 - 0:47
    корпящие над взломом кода».
20. 47833 0:48 - 0:50
    Но прежде чем дело дойдёт до кода,
21. 49792 0:50 - 0:52
    должно произойти ещё многое.
22. 52125 0:52 - 0:56
    Эти устройства начинаются
    на атомном уровне.
23. 55667 0:56 - 0:57
    Лично я считаю,
24. 57375 0:57 - 1:00
    что настоящие эльфы — это химики.
25. 60875 1:01 - 1:03
    Именно так, химики.
26. 64000 1:04 - 1:08
    Химия — главный герой
    электронной коммуникации.
27. 68208 1:08 - 1:11
    И моя цель сегодня — убедить вас
28. 71000 1:11 - 1:12
    со мной согласиться.
29. 73667 1:14 - 1:16
    Давайте начнём с самого простого

    ¶

30. 75583 1:16 - 1:20
    и заглянем внутрь этих
    притягательных устройств.
31. 80042 1:20 - 1:22
    Потому что без химии,
32. 82083 1:22 - 1:26
    этой информационной магистрали,
    которую мы так обожаем,
33. 86000 1:26 - 1:29
    это было бы просто очень дорогое,
    светящееся пресс-папье.
34. 90708 1:31 - 1:33
    Благодаря химии всё это работает.
35. 94167 1:34 - 1:36
    Давайте начнём с дисплея.
36. 96375 1:36 - 1:39
    Как, по-вашему, мы получаем
    эти яркие и живые цвета,
37. 98958 1:39 - 1:41
    которые нам так нравятся?
38. 101167 1:41 - 1:42
    Сейчас расскажу.
39. 102458 1:42 - 1:45
    Внутрь дисплея встроены
    органические полимеры,
40. 105292 1:45 - 1:49
    которые могут превратить электричество
    в синий, красный и зеленый цвета,
41. 109500 1:50 - 1:52
    которые нам так нравятся на фото.
42. 112750 1:53 - 1:55
    Теперь взглянем на аккумулятор.

    ¶

43. 115000 1:55 - 1:57
    В основе — серьёзные исследования.
44. 117333 1:57 - 2:01
    Как мы используем химические свойства
    обычных батарей
45. 121208 2:01 - 2:05
    в сочетании с новыми электродами
    с большей площадью поверхности
46. 124625 2:05 - 2:08
    так, что это позволяет нам помещать больше
    заряда в меньшее пространство
47. 128292 2:08 - 2:11
    и целый день тратить заряд
    наших устройств,
48. 130667 2:11 - 2:12
    пока мы делаем селфи,
49. 132375 2:12 - 2:14
    не подзаряжая батареи
50. 134333 2:14 - 2:17
    или не привязывая себя
    к электрической розетке?
51. 138125 2:18 - 2:22
    А что можно сказать о связующих веществах,
    которые это всё скрепляют,

    ¶

52. 141667 2:22 - 2:25
    чтобы устройство не развалилось
    от частого использования?
53. 144542 2:25 - 2:27
    В конце концов, будучи миллениалом,
54. 146542 2:27 - 2:30
    я вынуждена проверять
    свой телефон раз по 200 за день
55. 150500 2:30 - 2:33
    и из-за этого роняю его по два-три раза.
56. 156042 2:36 - 2:38
    Где же настоящий мозг этих устройств?

    ¶

57. 158250 2:38 - 2:42
    Что заставляет их работать так,
    как нравится нам?
58. 162083 2:42 - 2:45
    Всё дело в электрических
    элементах и микросхемах,
59. 165208 2:45 - 2:49
    которые привязаны к печатной плате.
60. 168667 2:49 - 2:51
    А может, лучше выразиться
    биологической метафорой:
61. 171208 2:51 - 2:53
    в материнской плате, вы о ней слышали.
62. 175000 2:55 - 2:58
    На самом деле печатная плата —
    это не самое главное.
63. 178333 2:58 - 3:01
    Честно говоря, даже не знаю почему.
64. 180583 3:01 - 3:03
    Возможно, потому что
    это самый невзрачный слой,
65. 182833 3:03 - 3:07
    скрытый под всеми
    остальными глянцевыми слоями.
66. 186542 3:07 - 3:10
    Наконец пришло время
    осыпать слой Кларка Кента,
67. 189875 3:10 - 3:14
    достойной супермена похвалой,
    которую он заслуживает.
68. 193667 3:14 - 3:16
    Хочу задать вам вопрос.

    ¶

69. 196208 3:16 - 3:18
    Как вы думаете, что такое эта плата?
70. 199500 3:20 - 3:22
    Возьмём метафору.
71. 201625 3:22 - 3:24
    Представьте город, в котором вы живёте.
72. 203875 3:24 - 3:27
    Вот здесь значимые для вас места:
73. 207208 3:27 - 3:30
    дом, ваше место работы, рестораны,
74. 210125 3:30 - 3:32
    парочка «Старбаксов» в каждом квартале.
75. 213208 3:33 - 3:36
    Чтобы их соединить, мы строим дороги.
76. 217833 3:38 - 3:40
    Вот что такое печатная электроплата.
77. 220375 3:40 - 3:43
    Только вместо ресторанов
78. 223167 3:43 - 3:47
    у нас здесь транзисторы на чипах,
79. 226958 3:47 - 3:48
    конденсаторы, резисторы —
80. 228292 3:48 - 3:51
    все эти электрические элементы,
81. 230792 3:51 - 3:54
    которым нужно как-то
    между собой взаимодействовать.
82. 234000 3:54 - 3:56
    А что же такое наши дороги?
83. 236667 3:57 - 3:59
    Это крошечные медные провода.
84. 240667 4:01 - 4:02
    И следующий вопрос:

    ¶

85. 241958 4:02 - 4:04
    как мы создаём эти
    крошечные медные провода?
86. 244250 4:04 - 4:06
    Они действительно очень маленькие.
87. 245917 4:06 - 4:08
    Не было бы проще пойти
    в магазин «Сделай сам»,
88. 248417 4:08 - 4:10
    купить катушку с медной проволокой,
89. 250417 4:10 - 4:13
    несколько кусачек, маленькую скобу,
90. 253417 4:13 - 4:17
    всё это соединить, а потом — бац —
    вот она, наша печатная плата?
91. 258000 4:18 - 4:19
    Ничего не выйдет!
92. 259292 4:19 - 4:22
    Эти провода слишком малы для этого.
93. 261750 4:22 - 4:25
    И поэтому доверимся нашему другу, химии.
94. 266708 4:27 - 4:30
    Кажется, проще простого
    создать эти крошечные медные провода

    ¶

95. 269833 4:30 - 4:32
    с помощью химического процесса.
96. 271875 4:32 - 4:34
    Начнём с раствора
97. 273667 4:34 - 4:37
    положительно заряженных медных сфер.
98. 277083 4:37 - 4:42
    Добавляем к ним
    изолирующую печатную плату.
99. 281542 4:42 - 4:45
    Потом разбавим эти
    положительно заряженные сферы
100. 284958 4:45 - 4:47
     отрицательно заряженными электронами,
101. 286750 4:47 - 4:49
     добавив в смесь формальдегид.
102. 289167 4:49 - 4:51
     Возможно, вы знаете, что это такое.
103. 290958 4:51 - 4:53
     Это вещество имеет резкий запах
104. 292750 4:53 - 4:56
     и используется для консервации
     лягушек на уроке биологии.
105. 296083 4:56 - 4:59
     Оказывается, это не единственное
     его применение.
106. 298875 4:59 - 5:01
     По сути, он главный компонент, необходимый
107. 300958 5:01 - 5:03
     для создания этих крошечных
     медных проводков.
108. 304208 5:04 - 5:08
     Дело в том, что у электронов
     на формальдегиде есть моторчик.
109. 307583 5:08 - 5:11
     Они хотят перепрыгнуть позитивно
     заряженные медные сферы.
110. 312500 5:12 - 5:17
     И всё это благодаря процессу под названием
     «окислительно-восстановительный процесс».
111. 316792 5:17 - 5:18
     Когда это происходит,
112. 318083 5:18 - 5:22
     мы берём позитивно заряженные медные сферы
113. 321792 5:22 - 5:24
     и превращаем их в яркую,
114. 324250 5:24 - 5:29
     блестящую, металлическую
     и токопроводящую медь.
115. 328708 5:29 - 5:31
     А получив однажды токопроводящую медь,
116. 330958 5:31 - 5:32
     мы теперь делаем что хотим.
117. 332458 5:32 - 5:35
     И мы можем сделать так,
     что все эти компоненты
118. 334792 5:35 - 5:36
     будут взаимодействовать.
119. 336083 5:36 - 5:38
     И опять скажем спасибо химии.
120. 339625 5:40 - 5:41
     И давайте подумаем,

     ¶

121. 341250 5:41 - 5:44
     как далеко нас завела химия.
122. 345583 5:46 - 5:48
     Понятно, что в электронных коммуникациях
123. 348292 5:48 - 5:50
     размер имеет значение.
124. 350000 5:50 - 5:53
     Давайте подумаем о том,
     как уменьшить наши устройства,
125. 353458 5:53 - 5:57
     чтобы перейти от «кирпичей» из 90-х
126. 357042 5:57 - 5:59
     к чему-то более элегантному,
127. 358917 5:59 - 6:02
     например, мобильным телефонам,
     которые мы носим в карманах.
128. 361958 6:02 - 6:04
     Однако давайте будем реалистами:
129. 363570 6:04 - 6:07
     абсолютно ничего не влезает
     в карманы женских брюк,
130. 367375 6:07 - 6:10
     если вы вообще видели хотя бы
     пару брюк с карманами.
131. 370375 6:10 - 6:11
     (Смех)

     ¶

132. 371417 6:11 - 6:15
     И думаю, даже химия нам здесь не поможет.

     ¶

133. 376833 6:17 - 6:20
     Но для нас важнее
     не уменьшение самого устройства,
134. 380083 6:20 - 6:22
     а схемы внутри него,
135. 382500 6:22 - 6:24
     причём раз этак в сто.
136. 384458 6:24 - 6:28
     То есть как перейти от микронного
137. 387875 6:28 - 6:30
     до нанометрового масштаба?
138. 390833 6:31 - 6:32
     Поскольку, что и говорить,
139. 392125 6:32 - 6:36
     мы все сейчас хотим иметь более
     мощные и быстрые смартфоны.
140. 395750 6:36 - 6:40
     А более мощные и быстрые требуют
     большего количества электросхем.
141. 401333 6:41 - 6:43
     Как же это сделать?

     ¶

142. 403042 6:43 - 6:47
     Не то что бы у нас есть магический
     электромагнитный луч,
143. 406792 6:47 - 6:50
     как у профессора Вэна Залински,
     который уменьшил своих детей
144. 409875 6:50 - 6:51
     в известном всем фильме.
145. 411250 6:51 - 6:53
     Случайно, конечно.
146. 413792 6:54 - 6:55
     Или всё-таки есть?
147. 415958 6:56 - 6:58
     На самом деле в этой области
148. 417750 6:58 - 7:00
     есть очень похожий процесс.
149. 420500 7:00 - 7:03
     Называется он фотолитография.
150. 423417 7:03 - 7:07
     В фотолитографии мы берём
     электромагнитную радиацию,
151. 426792 7:07 - 7:09
     или то, что мы привычно называем светом,
152. 428792 7:09 - 7:11
     и используем его для уменьшения этих схем,
153. 431458 7:11 - 7:15
     чтобы втиснуть их в действительно
     очень маленькое пространство.
154. 437583 7:18 - 7:19
     Как это всё работает?

     ¶

155. 440000 7:20 - 7:22
     Начнём с субстрата,
156. 441958 7:22 - 7:25
     на который нанесена
     светочувствительная плёнка.
157. 444917 7:25 - 7:28
     Затем мы покрываем его
     трафаретом со схемой
158. 448500 7:28 - 7:30
     из чётких линий и изображений,
159. 450083 7:30 - 7:34
     которая заставит работать смартфон
     именно так, как нам нужно.
160. 453917 7:34 - 7:38
     Затем мы пропускаем
     яркий свет сквозь трафарет,
161. 457667 7:38 - 7:41
     создавая тень схемы на поверхности.
162. 461875 7:42 - 7:45
     Везде, где свет может
     пройти сквозь трафарет,
163. 464833 7:45 - 7:48
     он провоцирует химическую реакцию,
164. 468125 7:48 - 7:53
     в результате чего изображение
     схемы выжигается на субстрате.
165. 472708 7:53 - 7:55
     Наверняка вы спросите:

     ¶

166. 474833 7:55 - 7:57
     «Как из выжженого изображения
167. 476792 7:57 - 8:00
     получаются чёткие линии и детали?»
168. 479875 8:00 - 8:02
     На этот вопрос нам ответит
     химический раствор
169. 482500 8:02 - 8:04
     под названием «проявитель».
170. 484125 8:04 - 8:06
     Здесь проявитель необычный.
171. 486167 8:06 - 8:10
     Что он может сделать — это взять
     все неэкспонированные области,
172. 489750 8:10 - 8:12
     выборочно их удалить,
173. 491708 8:12 - 8:15
     оставляя чистые тонкие линии и детали,
174. 494667 8:15 - 8:17
     заставляя наши миниатюрные
     устройства работать.
175. 498417 8:18 - 8:22
     Итак, мы использовали химию,
     чтобы создать наши устройства,

     ¶

176. 502125 8:22 - 8:25
     а также для того, чтобы их уменьшить.
177. 505500 8:26 - 8:29
     Так что я, наверное, убедила вас,
     что химия — настоящий герой,
178. 508708 8:29 - 8:30
     и мы можем на этом закончить.
179. 510701 8:31 - 8:32
     (Аплодисменты)

     ¶

180. 511875 8:32 - 8:33
     Подождите, это ещё не всё.

     ¶

181. 513417 8:33 - 8:35
     Не так быстро.
182. 515042 8:35 - 8:37
     Потому что все мы люди.
183. 516917 8:37 - 8:40
     И как представитель этого рода,
     я всегда хочу большего.
184. 519542 8:40 - 8:42
     И сейчас я хочу понять,
     как использовать химию,
185. 522250 8:42 - 8:44
     чтобы извлечь из смартфона
     как можно больше.
186. 525833 8:46 - 8:50
     Сейчас нам твердят, что нам нужно
     нечто под названием 5G,

     ¶

187. 529833 8:50 - 8:53
     или обещанное пятое поколение
     беспроводных устройств.
188. 533458 8:53 - 8:56
     Возможно, вы наслышаны о технологии 5G
189. 535583 8:56 - 8:58
     из новой рекламы.
190. 538708 8:59 - 9:01
     Или, возможно, кто-то уже её попробовал
191. 540708 9:01 - 9:03
     во время зимней Олимпиады в 2018 году.
192. 543875 9:04 - 9:06
     Что меня больше всего впечатляет в 5G,
193. 546250 9:06 - 9:10
     так это то, что, когда я опаздываю
     в аэропорт, выбегая из дома,
194. 549958 9:10 - 9:13
     я успеваю загрузить фильмы
     в смартфон за 40 секунд,
195. 553125 9:13 - 9:15
     а не как раньше — за 40 минут.
196. 556000 9:16 - 9:18
     Но как только у нас появится 5G —
197. 557833 9:18 - 9:20
     это не только будет означать,
     что мы загрузим
198. 560125 9:20 - 9:21
     больше фильмов, чем сейчас.
199. 562458 9:22 - 9:25
     Так почему же 5G всё ещё нет?

     ¶

200. 566375 9:26 - 9:28
     Открою вам маленький секрет.
201. 568375 9:28 - 9:31
     Ответ достаточно прост.
202. 570875 9:31 - 9:33
     Просто его очень сложно создать.
203. 573833 9:34 - 9:37
     То есть, если вы для этой цели
     возьмёте медь
204. 576708 9:37 - 9:39
     и другие привычные материалы,
205. 578625 9:39 - 9:42
     то может случиться так,
     что сигнал не будет достигать цели.
206. 583833 9:44 - 9:48
     Как правило, для поддержки медных проводов
     мы используем очень грубые

     ¶

207. 588375 9:48 - 9:51
     изоляционные слои.
208. 590917 9:51 - 9:53
     Давайте представим застёжку «липучку».
209. 593000 9:53 - 9:57
     Шероховатая поверхность двух частей
     скрепляет их вместе.
210. 598208 9:58 - 10:01
     Это очень важно, если вы хотите,
     чтобы устройство
211. 600667 10:01 - 10:02
     прослужило вам дольше,
212. 602000 10:02 - 10:04
     чем займёт процесс
     извлечения его из коробки
213. 604112 10:04 - 10:06
     и установки всех ваших приложений.
214. 607250 10:07 - 10:09
     Но эта шероховатость ведёт к проблеме.

     ¶

215. 609958 10:10 - 10:13
     На высоких скоростях для 5G
216. 613417 10:13 - 10:17
     сигнал должен проходить
     очень близко к этой шероховатости.
217. 617208 10:17 - 10:21
     Как следствие, он может быть потерян
     прежде, чем дойдёт до места назначения.
218. 622292 10:22 - 10:24
     Представьте горный хребет.
219. 624042 10:24 - 10:28
     Перед вами сложная сеть дорог,
     идущая через него вверх,
220. 627542 10:28 - 10:30
     и вам нужно перейти на другую сторону.
221. 630292 10:30 - 10:32
     Согласитесь,
222. 631583 10:32 - 10:35
     что это действительно займёт долгое время
223. 635000 10:35 - 10:37
     и вы, вероятно, потерялись бы,
224. 637083 10:37 - 10:40
     если бы вам пришлось идти
     вверх и вниз по всем горам.
225. 639750 10:40 - 10:42
     Гораздо проще было бы идти напрямую,
226. 642167 10:42 - 10:45
     пробурив для этого туннель?
227. 644625 10:45 - 10:47
     В устройстве 5G почти то же самое.
228. 647333 10:47 - 10:50
     Если бы можно было
     удалить эту шероховатость,
229. 649708 10:50 - 10:52
     мы бы направили 5G-сигнал
230. 651583 10:52 - 10:54
     напрямую, без всяких помех.
231. 653625 10:54 - 10:55
     Звучит неплохо, правда?
232. 655792 10:56 - 10:57
     Но погодите-ка.

     ¶

233. 657083 10:57 - 11:00
     Разве я вам не говорила о том,
     что эта шероховатость
234. 659583 11:00 - 11:01
     скрепляет устройство?
235. 661000 11:01 - 11:04
     Если её убрать, получится, что медь
236. 664000 11:04 - 11:06
     не приклеится к субстрату.
237. 667583 11:08 - 11:10
     Представьте домик из модулей LEGO,
     с выступами и уголками,
238. 670458 11:10 - 11:15
     которые в отличие от гладких
     строительных кирпичей
239. 674708 11:15 - 11:17
     как бы защёлкиваются на замок.
240. 677375 11:17 - 11:21
     Какой из этих двух типов домов
     уцелеет после того,
241. 680708 11:21 - 11:24
     как ползающий по гостиной двухлетний малыш
242. 683583 11:24 - 11:26
     будет крушить всё это,
     представляя себя Годзиллой?
243. 687375 11:27 - 11:30
     Что, если намазать клеем
     эти ровные кирпичики?
244. 691125 11:31 - 11:34
     Именно этого и ждёт наша индустрия.
245. 693875 11:34 - 11:37
     Они ждут химиков, которые спроектируют
     новую, гладкую поверхность
246. 697000 11:37 - 11:40
     с повышенными адгезивными свойствами,
247. 699542 11:40 - 11:42
     так необходимыми для медных проводов.
248. 702457 11:42 - 11:44
     И когда мы решим эту проблему,

     ¶

249. 703958 11:44 - 11:46
     а мы её решим,
250. 705667 11:46 - 11:48
     сотрудничая с физиками и инженерами,
251. 707917 11:48 - 11:51
     чтобы решить все задачи и с 5G, —
252. 711125 11:51 - 11:55
     вот тогда количество приложений
     увеличится в разы.
253. 714625 11:55 - 11:58
     У нас появятся такие вещи, как
     автомобили с автоуправлением,
254. 717542 11:58 - 12:01
     потому что теперь сети передачи данных
     смогут справиться со скоростями
255. 721208 12:01 - 12:05
     и тем количеством данных,
     которые необходимы для такой работы.
256. 724667 12:05 - 12:08
     Давайте дадим волю нашей фантазии.
257. 727542 12:08 - 12:12
     Я могу представить, что пойду в ресторан
     с другом, у которого аллергия на арахис,
258. 731708 12:12 - 12:13
     достану свой смартфон,
259. 733500 12:14 - 12:15
     наведу его на блюдо,
260. 734875 12:15 - 12:17
     и блюдо даст нам ответ
261. 737083 12:17 - 12:20
     на действительно важный вопрос:
262. 740333 12:20 - 12:23
     смертельно ли оно
     или безопасно для человека?
263. 743875 12:24 - 12:27
     А может быть, устройства
     научатся так хорошо
264. 746875 12:27 - 12:30
     обрабатывать информацию о нас,
265. 749917 12:30 - 12:33
     что станут нашими личными тренерами
266. 752917 12:33 - 12:36
     и будут знать наиболее
     эффективный способ сжигания калорий.
267. 756208 12:36 - 12:38
     Наступит ноябрь,
268. 757542 12:38 - 12:40
     и я буду сбрасывать накопленный
     за время беременности вес.
269. 760333 12:40 - 12:43
     Как бы я хотела иметь смартфон,
     который дал бы мне совет.
270. 764542 12:45 - 12:47
     Я правда не знаю, как сказать по-другому,

     ¶

271. 767000 12:47 - 12:49
     но химия — это действительно круто.
272. 769167 12:49 - 12:53
     И именно благодаря ей
     эти устройства работают.
273. 773042 12:53 - 12:57
     Так что в следующий раз, когда будете
     отправлять смс или делать селфи,
274. 777042 12:57 - 13:00
     вспомните те атомы, которые трудятся,
275. 779583 13:00 - 13:02
     и те открытия, которые им предшествовали.
276. 783000 13:03 - 13:04
     Кто знает,
277. 784292 13:04 - 13:07
     вероятно, кто-то из вас,
     слушая моё выступление,
278. 786625 13:07 - 13:09
     возможно, даже на своём смартфоне,
279. 788708 13:09 - 13:11
     решит подружиться и стать напарником
280. 791167 13:11 - 13:12
     Капитана Химия —
281. 792500 13:12 - 13:16
     настоящего героя электронных устройств.
282. 796333 13:16 - 13:18
     Спасибо за внимание

     ¶

283. 797958 13:18 - 13:20
     и спасибо химии.
284. 799583 13:20 - 13:23
     (Аплодисменты)

     ¶