Как на самом деле устроены смартфоны
-
0:01 - 0:05Когда я перешла в старшие классы,
у меня появился новый телефон Nokia -
0:05 - 0:08и я подумала: «Вот новая крутая замена
-
0:08 - 0:11моей старенькой переносной рации
девчачьей розовой расцветки, -
0:11 - 0:15и теперь я и мои друзья
можем писать или звонить друг другу, -
0:15 - 0:16где бы мы ни находились,
-
0:16 - 0:17вместо того,
-
0:17 - 0:20чтобы делать это понарошку,
бегая на заднем дворе». -
0:20 - 0:22Скажу честно.
-
0:22 - 0:26Тогда я мало задумывалась о том,
как были сделаны эти устройства. -
0:26 - 0:29Обычно они появлялись
в Рождественское утро, -
0:29 - 0:32так что, возможно, их создавали
эльфы в мастерской Санты. -
0:33 - 0:35Позвольте задать вам вопрос.
-
0:35 - 0:38Кто же они, эти эльфы,
которые делают эти устройства? -
0:39 - 0:41Мои знакомые ответили бы так:
-
0:42 - 0:45«Наверное, это одетые в толстовки
инженеры-программисты Кремниевой долины, -
0:45 - 0:47корпящие над взломом кода».
-
0:48 - 0:50Но прежде чем дело дойдёт до кода,
-
0:50 - 0:52должно произойти ещё многое.
-
0:52 - 0:56Эти устройства начинаются
на атомном уровне. -
0:56 - 0:57Лично я считаю,
-
0:57 - 1:00что настоящие эльфы — это химики.
-
1:01 - 1:03Именно так, химики.
-
1:04 - 1:08Химия — главный герой
электронной коммуникации. -
1:08 - 1:11И моя цель сегодня — убедить вас
-
1:11 - 1:12со мной согласиться.
-
1:14 - 1:16Давайте начнём с самого простого
-
1:16 - 1:20и заглянем внутрь этих
притягательных устройств. -
1:20 - 1:22Потому что без химии,
-
1:22 - 1:26этой информационной магистрали,
которую мы так обожаем, -
1:26 - 1:29это было бы просто очень дорогое,
светящееся пресс-папье. -
1:31 - 1:33Благодаря химии всё это работает.
-
1:34 - 1:36Давайте начнём с дисплея.
-
1:36 - 1:39Как, по-вашему, мы получаем
эти яркие и живые цвета, -
1:39 - 1:41которые нам так нравятся?
-
1:41 - 1:42Сейчас расскажу.
-
1:42 - 1:45Внутрь дисплея встроены
органические полимеры, -
1:45 - 1:49которые могут превратить электричество
в синий, красный и зеленый цвета, -
1:50 - 1:52которые нам так нравятся на фото.
-
1:53 - 1:55Теперь взглянем на аккумулятор.
-
1:55 - 1:57В основе — серьёзные исследования.
-
1:57 - 2:01Как мы используем химические свойства
обычных батарей -
2:01 - 2:05в сочетании с новыми электродами
с большей площадью поверхности -
2:05 - 2:08так, что это позволяет нам помещать больше
заряда в меньшее пространство -
2:08 - 2:11и целый день тратить заряд
наших устройств, -
2:11 - 2:12пока мы делаем селфи,
-
2:12 - 2:14не подзаряжая батареи
-
2:14 - 2:17или не привязывая себя
к электрической розетке? -
2:18 - 2:22А что можно сказать о связующих веществах,
которые это всё скрепляют, -
2:22 - 2:25чтобы устройство не развалилось
от частого использования? -
2:25 - 2:27В конце концов, будучи миллениалом,
-
2:27 - 2:30я вынуждена проверять
свой телефон раз по 200 за день -
2:30 - 2:33и из-за этого роняю его по два-три раза.
-
2:36 - 2:38Где же настоящий мозг этих устройств?
-
2:38 - 2:42Что заставляет их работать так,
как нравится нам? -
2:42 - 2:45Всё дело в электрических
элементах и микросхемах, -
2:45 - 2:49которые привязаны к печатной плате.
-
2:49 - 2:51А может, лучше выразиться
биологической метафорой: -
2:51 - 2:53в материнской плате, вы о ней слышали.
-
2:55 - 2:58На самом деле печатная плата —
это не самое главное. -
2:58 - 3:01Честно говоря, даже не знаю почему.
-
3:01 - 3:03Возможно, потому что
это самый невзрачный слой, -
3:03 - 3:07скрытый под всеми
остальными глянцевыми слоями. -
3:07 - 3:10Наконец пришло время
осыпать слой Кларка Кента, -
3:10 - 3:14достойной супермена похвалой,
которую он заслуживает. -
3:14 - 3:16Хочу задать вам вопрос.
-
3:16 - 3:18Как вы думаете, что такое эта плата?
-
3:20 - 3:22Возьмём метафору.
-
3:22 - 3:24Представьте город, в котором вы живёте.
-
3:24 - 3:27Вот здесь значимые для вас места:
-
3:27 - 3:30дом, ваше место работы, рестораны,
-
3:30 - 3:32парочка «Старбаксов» в каждом квартале.
-
3:33 - 3:36Чтобы их соединить, мы строим дороги.
-
3:38 - 3:40Вот что такое печатная электроплата.
-
3:40 - 3:43Только вместо ресторанов
-
3:43 - 3:47у нас здесь транзисторы на чипах,
-
3:47 - 3:48конденсаторы, резисторы —
-
3:48 - 3:51все эти электрические элементы,
-
3:51 - 3:54которым нужно как-то
между собой взаимодействовать. -
3:54 - 3:56А что же такое наши дороги?
-
3:57 - 3:59Это крошечные медные провода.
-
4:01 - 4:02И следующий вопрос:
-
4:02 - 4:04как мы создаём эти
крошечные медные провода? -
4:04 - 4:06Они действительно очень маленькие.
-
4:06 - 4:08Не было бы проще пойти
в магазин «Сделай сам», -
4:08 - 4:10купить катушку с медной проволокой,
-
4:10 - 4:13несколько кусачек, маленькую скобу,
-
4:13 - 4:17всё это соединить, а потом — бац —
вот она, наша печатная плата? -
4:18 - 4:19Ничего не выйдет!
-
4:19 - 4:22Эти провода слишком малы для этого.
-
4:22 - 4:25И поэтому доверимся нашему другу, химии.
-
4:27 - 4:30Кажется, проще простого
создать эти крошечные медные провода -
4:30 - 4:32с помощью химического процесса.
-
4:32 - 4:34Начнём с раствора
-
4:34 - 4:37положительно заряженных медных сфер.
-
4:37 - 4:42Добавляем к ним
изолирующую печатную плату. -
4:42 - 4:45Потом разбавим эти
положительно заряженные сферы -
4:45 - 4:47отрицательно заряженными электронами,
-
4:47 - 4:49добавив в смесь формальдегид.
-
4:49 - 4:51Возможно, вы знаете, что это такое.
-
4:51 - 4:53Это вещество имеет резкий запах
-
4:53 - 4:56и используется для консервации
лягушек на уроке биологии. -
4:56 - 4:59Оказывается, это не единственное
его применение. -
4:59 - 5:01По сути, он главный компонент, необходимый
-
5:01 - 5:03для создания этих крошечных
медных проводков. -
5:04 - 5:08Дело в том, что у электронов
на формальдегиде есть моторчик. -
5:08 - 5:11Они хотят перепрыгнуть позитивно
заряженные медные сферы. -
5:12 - 5:17И всё это благодаря процессу под названием
«окислительно-восстановительный процесс». -
5:17 - 5:18Когда это происходит,
-
5:18 - 5:22мы берём позитивно заряженные медные сферы
-
5:22 - 5:24и превращаем их в яркую,
-
5:24 - 5:29блестящую, металлическую
и токопроводящую медь. -
5:29 - 5:31А получив однажды токопроводящую медь,
-
5:31 - 5:32мы теперь делаем что хотим.
-
5:32 - 5:35И мы можем сделать так,
что все эти компоненты -
5:35 - 5:36будут взаимодействовать.
-
5:36 - 5:38И опять скажем спасибо химии.
-
5:40 - 5:41И давайте подумаем,
-
5:41 - 5:44как далеко нас завела химия.
-
5:46 - 5:48Понятно, что в электронных коммуникациях
-
5:48 - 5:50размер имеет значение.
-
5:50 - 5:53Давайте подумаем о том,
как уменьшить наши устройства, -
5:53 - 5:57чтобы перейти от «кирпичей» из 90-х
-
5:57 - 5:59к чему-то более элегантному,
-
5:59 - 6:02например, мобильным телефонам,
которые мы носим в карманах. -
6:02 - 6:04Однако давайте будем реалистами:
-
6:04 - 6:07абсолютно ничего не влезает
в карманы женских брюк, -
6:07 - 6:10если вы вообще видели хотя бы
пару брюк с карманами. -
6:10 - 6:11(Смех)
-
6:11 - 6:15И думаю, даже химия нам здесь не поможет.
-
6:17 - 6:20Но для нас важнее
не уменьшение самого устройства, -
6:20 - 6:22а схемы внутри него,
-
6:22 - 6:24причём раз этак в сто.
-
6:24 - 6:28То есть как перейти от микронного
-
6:28 - 6:30до нанометрового масштаба?
-
6:31 - 6:32Поскольку, что и говорить,
-
6:32 - 6:36мы все сейчас хотим иметь более
мощные и быстрые смартфоны. -
6:36 - 6:40А более мощные и быстрые требуют
большего количества электросхем. -
6:41 - 6:43Как же это сделать?
-
6:43 - 6:47Не то что бы у нас есть магический
электромагнитный луч, -
6:47 - 6:50как у профессора Вэна Залински,
который уменьшил своих детей -
6:50 - 6:51в известном всем фильме.
-
6:51 - 6:53Случайно, конечно.
-
6:54 - 6:55Или всё-таки есть?
-
6:56 - 6:58На самом деле в этой области
-
6:58 - 7:00есть очень похожий процесс.
-
7:00 - 7:03Называется он фотолитография.
-
7:03 - 7:07В фотолитографии мы берём
электромагнитную радиацию, -
7:07 - 7:09или то, что мы привычно называем светом,
-
7:09 - 7:11и используем его для уменьшения этих схем,
-
7:11 - 7:15чтобы втиснуть их в действительно
очень маленькое пространство. -
7:18 - 7:19Как это всё работает?
-
7:20 - 7:22Начнём с субстрата,
-
7:22 - 7:25на который нанесена
светочувствительная плёнка. -
7:25 - 7:28Затем мы покрываем его
трафаретом со схемой -
7:28 - 7:30из чётких линий и изображений,
-
7:30 - 7:34которая заставит работать смартфон
именно так, как нам нужно. -
7:34 - 7:38Затем мы пропускаем
яркий свет сквозь трафарет, -
7:38 - 7:41создавая тень схемы на поверхности.
-
7:42 - 7:45Везде, где свет может
пройти сквозь трафарет, -
7:45 - 7:48он провоцирует химическую реакцию,
-
7:48 - 7:53в результате чего изображение
схемы выжигается на субстрате. -
7:53 - 7:55Наверняка вы спросите:
-
7:55 - 7:57«Как из выжженого изображения
-
7:57 - 8:00получаются чёткие линии и детали?»
-
8:00 - 8:02На этот вопрос нам ответит
химический раствор -
8:02 - 8:04под названием «проявитель».
-
8:04 - 8:06Здесь проявитель необычный.
-
8:06 - 8:10Что он может сделать — это взять
все неэкспонированные области, -
8:10 - 8:12выборочно их удалить,
-
8:12 - 8:15оставляя чистые тонкие линии и детали,
-
8:15 - 8:17заставляя наши миниатюрные
устройства работать. -
8:18 - 8:22Итак, мы использовали химию,
чтобы создать наши устройства, -
8:22 - 8:25а также для того, чтобы их уменьшить.
-
8:26 - 8:29Так что я, наверное, убедила вас,
что химия — настоящий герой, -
8:29 - 8:30и мы можем на этом закончить.
-
8:31 - 8:32(Аплодисменты)
-
8:32 - 8:33Подождите, это ещё не всё.
-
8:33 - 8:35Не так быстро.
-
8:35 - 8:37Потому что все мы люди.
-
8:37 - 8:40И как представитель этого рода,
я всегда хочу большего. -
8:40 - 8:42И сейчас я хочу понять,
как использовать химию, -
8:42 - 8:44чтобы извлечь из смартфона
как можно больше. -
8:46 - 8:50Сейчас нам твердят, что нам нужно
нечто под названием 5G, -
8:50 - 8:53или обещанное пятое поколение
беспроводных устройств. -
8:53 - 8:56Возможно, вы наслышаны о технологии 5G
-
8:56 - 8:58из новой рекламы.
-
8:59 - 9:01Или, возможно, кто-то уже её попробовал
-
9:01 - 9:03во время зимней Олимпиады в 2018 году.
-
9:04 - 9:06Что меня больше всего впечатляет в 5G,
-
9:06 - 9:10так это то, что, когда я опаздываю
в аэропорт, выбегая из дома, -
9:10 - 9:13я успеваю загрузить фильмы
в смартфон за 40 секунд, -
9:13 - 9:15а не как раньше — за 40 минут.
-
9:16 - 9:18Но как только у нас появится 5G —
-
9:18 - 9:20это не только будет означать,
что мы загрузим -
9:20 - 9:21больше фильмов, чем сейчас.
-
9:22 - 9:25Так почему же 5G всё ещё нет?
-
9:26 - 9:28Открою вам маленький секрет.
-
9:28 - 9:31Ответ достаточно прост.
-
9:31 - 9:33Просто его очень сложно создать.
-
9:34 - 9:37То есть, если вы для этой цели
возьмёте медь -
9:37 - 9:39и другие привычные материалы,
-
9:39 - 9:42то может случиться так,
что сигнал не будет достигать цели. -
9:44 - 9:48Как правило, для поддержки медных проводов
мы используем очень грубые -
9:48 - 9:51изоляционные слои.
-
9:51 - 9:53Давайте представим застёжку «липучку».
-
9:53 - 9:57Шероховатая поверхность двух частей
скрепляет их вместе. -
9:58 - 10:01Это очень важно, если вы хотите,
чтобы устройство -
10:01 - 10:02прослужило вам дольше,
-
10:02 - 10:04чем займёт процесс
извлечения его из коробки -
10:04 - 10:06и установки всех ваших приложений.
-
10:07 - 10:09Но эта шероховатость ведёт к проблеме.
-
10:10 - 10:13На высоких скоростях для 5G
-
10:13 - 10:17сигнал должен проходить
очень близко к этой шероховатости. -
10:17 - 10:21Как следствие, он может быть потерян
прежде, чем дойдёт до места назначения. -
10:22 - 10:24Представьте горный хребет.
-
10:24 - 10:28Перед вами сложная сеть дорог,
идущая через него вверх, -
10:28 - 10:30и вам нужно перейти на другую сторону.
-
10:30 - 10:32Согласитесь,
-
10:32 - 10:35что это действительно займёт долгое время
-
10:35 - 10:37и вы, вероятно, потерялись бы,
-
10:37 - 10:40если бы вам пришлось идти
вверх и вниз по всем горам. -
10:40 - 10:42Гораздо проще было бы идти напрямую,
-
10:42 - 10:45пробурив для этого туннель?
-
10:45 - 10:47В устройстве 5G почти то же самое.
-
10:47 - 10:50Если бы можно было
удалить эту шероховатость, -
10:50 - 10:52мы бы направили 5G-сигнал
-
10:52 - 10:54напрямую, без всяких помех.
-
10:54 - 10:55Звучит неплохо, правда?
-
10:56 - 10:57Но погодите-ка.
-
10:57 - 11:00Разве я вам не говорила о том,
что эта шероховатость -
11:00 - 11:01скрепляет устройство?
-
11:01 - 11:04Если её убрать, получится, что медь
-
11:04 - 11:06не приклеится к субстрату.
-
11:08 - 11:10Представьте домик из модулей LEGO,
с выступами и уголками, -
11:10 - 11:15которые в отличие от гладких
строительных кирпичей -
11:15 - 11:17как бы защёлкиваются на замок.
-
11:17 - 11:21Какой из этих двух типов домов
уцелеет после того, -
11:21 - 11:24как ползающий по гостиной двухлетний малыш
-
11:24 - 11:26будет крушить всё это,
представляя себя Годзиллой? -
11:27 - 11:30Что, если намазать клеем
эти ровные кирпичики? -
11:31 - 11:34Именно этого и ждёт наша индустрия.
-
11:34 - 11:37Они ждут химиков, которые спроектируют
новую, гладкую поверхность -
11:37 - 11:40с повышенными адгезивными свойствами,
-
11:40 - 11:42так необходимыми для медных проводов.
-
11:42 - 11:44И когда мы решим эту проблему,
-
11:44 - 11:46а мы её решим,
-
11:46 - 11:48сотрудничая с физиками и инженерами,
-
11:48 - 11:51чтобы решить все задачи и с 5G, —
-
11:51 - 11:55вот тогда количество приложений
увеличится в разы. -
11:55 - 11:58У нас появятся такие вещи, как
автомобили с автоуправлением, -
11:58 - 12:01потому что теперь сети передачи данных
смогут справиться со скоростями -
12:01 - 12:05и тем количеством данных,
которые необходимы для такой работы. -
12:05 - 12:08Давайте дадим волю нашей фантазии.
-
12:08 - 12:12Я могу представить, что пойду в ресторан
с другом, у которого аллергия на арахис, -
12:12 - 12:13достану свой смартфон,
-
12:14 - 12:15наведу его на блюдо,
-
12:15 - 12:17и блюдо даст нам ответ
-
12:17 - 12:20на действительно важный вопрос:
-
12:20 - 12:23смертельно ли оно
или безопасно для человека? -
12:24 - 12:27А может быть, устройства
научатся так хорошо -
12:27 - 12:30обрабатывать информацию о нас,
-
12:30 - 12:33что станут нашими личными тренерами
-
12:33 - 12:36и будут знать наиболее
эффективный способ сжигания калорий. -
12:36 - 12:38Наступит ноябрь,
-
12:38 - 12:40и я буду сбрасывать накопленный
за время беременности вес. -
12:40 - 12:43Как бы я хотела иметь смартфон,
который дал бы мне совет. -
12:45 - 12:47Я правда не знаю, как сказать по-другому,
-
12:47 - 12:49но химия — это действительно круто.
-
12:49 - 12:53И именно благодаря ей
эти устройства работают. -
12:53 - 12:57Так что в следующий раз, когда будете
отправлять смс или делать селфи, -
12:57 - 13:00вспомните те атомы, которые трудятся,
-
13:00 - 13:02и те открытия, которые им предшествовали.
-
13:03 - 13:04Кто знает,
-
13:04 - 13:07вероятно, кто-то из вас,
слушая моё выступление, -
13:07 - 13:09возможно, даже на своём смартфоне,
-
13:09 - 13:11решит подружиться и стать напарником
-
13:11 - 13:12Капитана Химия —
-
13:12 - 13:16настоящего героя электронных устройств.
-
13:16 - 13:18Спасибо за внимание
-
13:18 - 13:20и спасибо химии.
-
13:20 - 13:23(Аплодисменты)
- Title:
- Как на самом деле устроены смартфоны
- Speaker:
- Кэти Малцер
- 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».
- Video Language:
- English
- Team:
- closed TED
- Project:
- TEDTalks
- Duration:
- 13:36
Anna Kotova approved Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Anna Kotova edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Anna Kotova edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Elena Malykh accepted Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Elena Malykh edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Elena Malykh edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Elena Malykh edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone | ||
Elena Malykh edited Russian subtitles for The incredible chemistry powering your smartphone |