Hoe „chips” u het leven vergemakkelijken
DE WETENSCHAPPELIJKE naam is microprocessor. „Een MICROPROCESSOR? Wat is dat?” zult u terecht vragen. En hoe kan iets nu zo’n uitwerking hebben op het leven van alledag, als de meeste mensen niet eens weten wat het is?
Toch strekt zijn invloed zich uit tot het leven van steeds meer mensen over de hele wereld. Ja, micro-elektronica is tegenwoordig een miljardenindustrie!
Deze technologie wordt nu in zo veel produkten gebruikt, dat een woordvoerder van de Britse regering zei: „Wij weten niet zeker of er werkgelegenheid verloren zal gaan als wij de micro-elektronische technologie toepassen. Wij weten zeker dat er werkgelegenheid verloren zal gaan als wij het níet doen.” Zonder toepassing van deze nieuwe technologie zal het moeilijk worden voor een bedrijf of zelfs een land, om te concurreren met de produkten van degenen die er wel gebruik van maken.
Maar wat is een microprocessor nu eigenlijk? En hoe is ons leven beïnvloed door deze betrekkelijk jonge technologie, die „een revolutie” wordt genoemd?
De microprocessor
Het materiaal bij uitstek voor een microprocessor is silicium, een van de meest algemeen voorkomende elementen in de aardbodem. Een aanwijzing voor de grootte van een microprocessor vinden wij in het voorvoegsel micro, dat zeer klein betekent. Een microprocessor is gewoonlijk slechts een „plaatje” of „schijfje” (Engels: chip) silicium van zo’n zes bij zes millimeter!
Maar zijn grootte is niet in overeenstemming met zijn belangrijkheid. Dit minuscule schijfje herbergt een groot aantal van de essentiële functionele eenheden van een computer! De schakelingen in één microprocessor van tegenwoordig zijn het equivalent van een groot deel van de essentiële functie-eenheden van de lijvige computers van vijfentwintig jaar geleden. Vele duizenden schakelingen kunnen op één chip worden ondergebracht, en hun capaciteit wordt voortdurend vergroot. Ja, één zo’n schakeling ter grootte van een speldeknop kan het werk doen van vele schakelingen van vroeger.
Microprocessors zijn betrekkelijk goedkoop te maken. Dit betekent dat verrichtingen die vroeger alleen binnen het bereik lagen van dure computers, nu ingebouwd kunnen worden in een heel assortiment van alledaagse produkten.
Zijn historie
De eerste computers hadden elektronenbuizen (’lampen’) als voornaamste componenten. Deze waren groot, duur en omslachtig om te produceren. Maar in 1948 werd de transistor uitgevonden, die de vervanger werd van de elektronenbuis. Hij was veel kleiner, betrouwbaarder en goedkoper.
Oorspronkelijk werden transistors gemaakt van germanium. Na enige jaren ging men echter silicium gebruiken in plaats van germanium, om de werking van de transistors te verbeteren. Dit leidde tot de volgende stap, de ’geïntegreerde schakeling’ in halfgeleidermateriaal, waarbij op één enkel dun plaatje silicium hele schakelingen van componenten (zoals transistors) worden gemaakt. Dit proces maakte miniaturisering mogelijk.
Daarna ontstond er voor het ruimteonderzoek en voor militaire doeleinden zeer kleine, lichte, energiebesparende en toch zeer complexe elektronische besturingsapparatuur voor hun satellieten en raketten. Het gevolg was dat de research in deze richting verder ging. En met succes. Terwijl in 1963 één silicium chip het equivalent van acht transistors kon bevatten, kon tegen 1978 een enkele chip het opnemen tegen een kwart miljoen transistors!
Zo waren in het begin van de jaren zeventig de miniaturiseringstechnieken zo ver voortgeschreden, dat men een hele computer kon bouwen op slechts enkele nietige chips. De microprocessor-„revolutie” was geboren, en de toepassingsmogelijkheden van de chip zijn sindsdien explosief toegenomen.
Het fabricageproces
Het fabriceren van een microprocessor dient met angstvallige nauwgezetheid te geschieden. Wegens zijn minieme afmetingen kan een chip zelfs door een stofje al onbruikbaar worden. Ondanks de meest verfijnde procédés valt dan ook een hoog percentage van de geproduceerde chips af.
Het proces begint met een plak zuiver silicium van ongeveer een halve millimeter dik, en een aantal centimeters in doorsnede. Hierop worden enige honderden microprocessors tegelijk gemaakt en later van elkaar gescheiden.
Ingewikkelde tekeningen bevatten het ontwerp van de schakelingen die op de lagen van de chip geëtst moeten worden. Deze worden door een computer verkleind tot één tienduizendste van het origineel, waarna er een fotografisch „sjabloon” van wordt gemaakt. Dit heeft iets weg van het negatief van een foto. Met behulp hiervan wordt het patroon van de schakeling op het oppervlak van de plak silicium geëtst. Op soortgelijke wijze worden op het silicium dan nog verdere lagen aangebracht.
Tot slot worden de chips met behulp van een computer getest om vast te stellen of ze bruikbaar zijn. De goede exemplaren worden dan hermetisch afgesloten in een beschermlaag en zijn gereed voor gebruik.
Natuurlijk moet men verdienste toeschrijven aan de uitvinders van deze verbazingwekkende chips. Maar ook komt eer toe aan Degene die het menselijk brein, de gebruikte materialen en de natuurwetten schiep die hier van toepassing zijn. Al deze moeilijkere dingen werden gemaakt door een veel grotere „uitvinder”, de Schepper, Jehovah God.
Moderne toepassingen beïnvloeden ons leven
Door de micro-elektronische revolutie hebben wij nu zakrekenmachines, digitale horloges, videospelletjes en hobby-computers. Microprocessors komen in nog een massa andere produkten voor, zoals wasmachines, ovens, keukenmachines, camera’s, telefoons en auto’s. Ze maken automatische bediening mogelijk, in plaats van de minder betrouwbare mechanische bediening.
Deze „mini-computers” kunnen thuis heel wat karweitjes opknappen. Ze kunnen gebruikt worden voor het opslaan van informatie, zoals telefoonnummers, persoonlijke gegevens, geheugensteuntjes voor het betalen van rekeningen, recepten en vele andere zaken. Al deze gegevens kunnen opgeroepen worden door een druk op de knop of door een gesproken opdracht.
Eén fabrikant heeft nu de „eerste naaimachine met elektronisch brein” op de markt gebracht. In plaats dat de naaister allerlei verrichtingen van de machine heel nauwkeurig met de hand moet instellen, is het bij dit apparaat alleen maar een kwestie van de goede knoppen indrukken om de machine een heleboel ingewikkelde steken te laten produceren. Zo wordt het maken van een knoopsgat bijvoorbeeld, wat heel wat vaardigheid vereist, nu een heel gemakkelijk karweitje: er wordt gewoon een knoop in de houder van de machine geplaatst, en de rest gaat vanzelf!
De laatste jaren hebben wij in winkels opvallende veranderingen kunnen waarnemen. Misschien hebt u opgemerkt dat moderne kassa’s behoorlijk ingewikkelde toestellen zijn. Mocht u een afleespaneel zien dat lijkt op dat van een elektronische rekenmachine, dan wordt er gebruik gemaakt van een microprocessor. Naast het bepalen van het eindbedrag op uw kassabon kan hij registreren wat voor soort van produkt u koopt, zodat er automatisch een lijst gemaakt wordt van artikelen die in het magazijn moeten worden aangevuld. En als u betaalt met een betaalkaart, kan die automatisch bij uw bank geverifieerd worden.
Op kantoor zullen „kantoorcomputers even gewoon worden als schrijfmachines”, voorspelt de Scientific American. Er zullen gegevens in opgeslagen worden die een ieder bij zijn werk nodig heeft. Ze zullen veel gemakkelijker in het gebruik zijn dan dikke ordners, grootboeken en naslagwerken.
„Word processors” zijn een toepassing van de chiptechnologie op het machineschrijven. Ze nemen een aantal van de steeds terugkerende taken van de typist over. Veel zaken sturen hun klanten brieven die vaak zijn opgebouwd uit standaardalinea’s. In een word processor worden zulke basisalinea’s opgeslagen, en hij typt ze automatisch uit. Men kan er ook regellengte en briefopmaak mee instellen, en hem zelfs eenvoudige spelfouten laten corrigeren. Als de tekst opnieuw gerangschikt moet worden, doet de word processor dat, waarbij hij ook nog de mogelijkheid biedt om andere wijzigingen aan te brengen. Twee of drie van deze toestellen kunnen het werk doen van heel wat meer typisten.
Fabrieken worden al in verregaande mate geautomatiseerd. In het verleden was het probleem, hoe men een machine de ingewikkelde bewegingen kon leren die voor een menselijke arbeidskracht zo eenvoudig zijn. Microprocessors hebben dit probleem grotendeels overwonnen en worden nu gebruikt om de armen van robots te besturen.
Soortgelijke principes past men toe op landbouwwerkzaamheden, zodat er bijvoorbeeld geploegd kan worden door een tractor die zonder bestuurder continu, dag en nacht, in bedrijf is.
Redenen voor bezorgdheid
Deze nieuwe elektronische vinding is een hulp die steeds meer taken van de mens verlicht en een steeds grotere efficiency brengt. Ze heeft ertoe bijgedragen vele eentonige en gevaarlijke werkzaamheden overbodig te maken, waardoor mensen bevrijd worden van heel wat fysieke inspanning en meer tijd overhouden.
Maar dat mensen worden bevrijd van lichamelijke inspanning en meer tijd krijgen, hoeft geen onverdeelde zegen te zijn. Als die tijd onverstandig wordt gebruikt, alleen voor het najagen van genoegens, zal het niet noodzakelijkerwijs een invloed ten goede hebben op iemands leven. Het tegenovergestelde kan het resultaat zijn — iemands leven wordt erdoor verlaagd. En als wij machines te veel van onze lichamelijke arbeid laten overnemen, kan dat schadelijk blijken te zijn voor onze fysieke gezondheid.
Elke vooruitgang in technologie kunnen wij alleen verstandig gebruiken als wij ervoor zorgen dat die kennis in evenwicht wordt gehouden door waardering voor geestelijke waarden. Wij dienen haar vergezeld te doen gaan van onzelfzuchtige bezorgdheid voor onze medemens en een dieper bewustzijn van het feit dat wij een Maker hebben, omdat immers alle goede dingen voortspruiten uit het feit dat wij het leven en het vermogen onze levensomstandigheden te verbeteren van Hem hebben ontvangen.
[Illustratie op blz. 21]
Deel van een „chip” meer dan 100 maal vergroot om een beeld te geven van de ingewikkeldheid
[Illustratie op blz. 22]
Een minuscuul schijfje van zes bij zes millimeter draagt ertoe bij ons dit soort artikelen te verschaffen