Каким было бы состояние общества без полупроводников? [закрыто]

Вы, вероятно, хотели бы уточнить свой вопрос, прежде чем ответить. Количество handwavium, которое вам придется потратить, довольно велико.

Учтите, что «полупроводник» — довольно широкая сеть. В Википедии есть хороший список полупроводников . Возможно, вам будет не хватать некоторых из этих материалов в повседневной жизни:

• Кремний — он составляет 15% земли и чертовски важен для производства песка (диоксида кремния). Я ожидаю, что пляжный отдых был бы менее приятным без этого полупроводникового материала.
• Даймонд - да, извините, девочки. Алмаз — это полупроводник с шириной запрещенной зоны в 5 раз больше, чем у кремния, и с очень хорошими химическими и термическими свойствами. Нам придется найти что-то еще, что навсегда останется на твоем кольце.
• Сера. Так что никто не будет скучать по этому вонючему соединению, которое само по себе является полупроводником. Однако, если я могу процитировать страницу Википедии о сере , «сера является важным компонентом всех живых клеток. Это седьмой или восьмой элемент по распространенности в человеческом теле по массе, он примерно так же распространен, как калий, и немного более распространен. чем натрий или хлор». Очевидно, что без этого соединения жизнь будет другой.

Итак, давайте отступим и попробуем другой подход. Давайте махнем физику, чтобы больше не было этих запрещенных зон, необходимых для полупроводников. К сожалению, это сделает вопрос скорее неразрешимым. Когда вы начинаете возиться с законами физики, становится трудно предсказать, что произойдет. Трудно переписать что-то вроде «как работают электроны» без непреднамеренных побочных эффектов. Конечным результатом будет мир, похожий на наш, точно так же, как нижний угол этой картинки лемура при воспроизведении через громкоговоритель с модуляцией QAM напоминает этот Ферарри за миллион долларов ... то есть один не похож на другого в в мере.

Так что давайте использовать другой подход. Вместо того, чтобы пытаться уничтожить полупроводники, я думаю, вы действительно пытаетесь помешать нам создавать компьютеры с их использованием. Это движение руками. Возможно, нам просто не нравятся полупроводники, или, может быть, против них действует религиозный указ. Может быть, у каждого полупроводника есть дух, и мы не хотим его оскорбить. Все идет. Итак, давайте посмотрим, что мы можем ответить:

Какими коммуникативными способностями мы обладаем или не обладаем? Радио? ТЕЛЕВИЗОР?

Радио бы точно существовало. Радио было довольно зрелой технологией задолго до появления полупроводников. Вакуумных ламп оказалось более чем достаточно для радио. Телевидение также предшествовало транзистору (что, как я предполагаю, является интересным моментом времени для ваших поисков). Так что оба они могут существовать.

Изобрели бы мы аналоговые компьютеры? Или у нас просто нет вычислений?

Цифровые вычисления полностью возможны без полупроводников, а аналоговые вычисления полностью возможны с полупроводниками (мы постоянно делаем это в ASIC). Вероятно, больше внимания уделялось бы специализированным вычислениям, потому что у нас не было бы достаточной мощности, чтобы делать большую часть общих вещей, которые мы делаем сегодня. Соответственно, я ожидаю увидеть больше аналоговых сторон вещей, потому что многие из интересных проблем, которые нужно решить, включают в себя аналоговые компоненты.

Какие технологии и науки были другими? Высадились бы мы на Луне? Будем ли мы по-прежнему изучать криптографию и информатику?

Почти наверняка нет. Высадка на Луну была удивительным подвигом, даже с транзисторами и оперативной памятью. Попытка сделать это с тяжелым весом вакуумных ламп... мы бы просто не стали заморачиваться. Криптография по-прежнему существовала бы, но она была бы ОЧЕНЬ другой. Криптография существовала задолго до того, как на смену пришли полупроводники, но современное увлечение такими вещами, как первичная факторизация и тому подобное, вероятно, не возникнет. Я ожидаю, что компьютерная наука исчезнет, ​​уступив место компьютерному искусству. С появлением большего количества компьютеров специального назначения управление ими стало бы искусством, а не наукой.

Чем изменилось бы общество?

Другой. Это действительно слишком широкий вопрос. Вся прелесть общества в том, насколько оно непредсказуемо. Попытка переписать 50-60+ лет и точно предсказать, где они закончатся, практически невозможна. Может и не было ВОВ. Может быть, Германия выиграла Вторую мировую войну. Может быть, Стив Джобс посадил фруктовый сад. Фьючерсы буквально безграничны.

Вы можете сделать все с клапанами или микрореле. Но без полупроводников нельзя делать микропроцессоры. Миниатюризация невозможна, поэтому вы не увидите портативных устройств. Вы можете интегрировать и миниатюризировать клапаны:

Мы не можем знать, насколько еще термоэмиссионные клапаны могут быть миниатюризированы или интегрированы. Транзисторы обеспечили более легкий путь, и вместо этого пошли по этому пути.

Имея это в виду, вы можете построить следующее:

• Цифровые и аналоговые компьютеры.
• Радио и телевидение.
• Ограниченные мобильные телефоны (портативные радиостанции)
• Аналоговая схема.

Из-за меньшей надежности вентильных схем не хотелось бы делать:

• Электронное управление двигателем. (Вы можете управлять двигателем с помощью аналоговой схемы с клапанами, но клапаны слишком чувствительны к вибрации)
• Слишком сложные системы жизнеобеспечения.

Вы не можете сделать:

• Смартфоны.
• Персональные компьютеры.
• MPEG или другой цифровой алгоритм сжатия. Так что никаких цифровых телевизоров.

• Все, что зависит от миниатюризации.

• РЕДАКТИРОВАТЬ -

Решил отредактировать свой пост из-за множества ответов с неправильными идеями:

Вы можете делать компьютеры с вакуумными лампами (в Великобритании они называются клапанами). Компьютеры могут быть довольно сложными. Единственная разница между современным компьютером и компьютером на электронных лампах заключается в масштабе. Сегодня транзисторы изготавливаются в нанометровом масштабе, в то время как самая маленькая лампа может быть изготовлена ​​в миллиметровом масштабе. Это означает многое.

1 - Меньшая интеграция увеличивает задержки пути на несколько единиц. Это означает, что будет установлен верхний предел максимальной скорости компьютера. И этот предел будет намного меньше, чем предел, налагаемый на современные конструкции кремний-на-сапфире. Интеграция означает, что все устройства, составляющие микропроцессор, находятся на расстоянии не более нескольких микрометров. 2 - Использование источника тепла для обеспечения возможности термоэлектронной эмиссии означает, что вентили имеют гораздо больший тепловой след, чем полупроводники. Это означает, что большие конструкции будут представлять собой проблему управления температурным режимом. 3. Они потребляют гораздо больше энергии, чем полупроводники.

Это означает, что компьютеры будут иметь тенденцию быть централизованными и использоваться как своего рода утилита, точно так же, как ваш телефон, ваша вода и ваша электроэнергия. То, что у вас дома, вероятно, будет тупым терминалом, состоящим из простых вентильных схем. Многозадачность на центральном компьютере означает, что многие люди могут и остаются на связи одновременно. Возможно, обычно меньшая пропускная способность будет препятствовать разработке графических приложений. И т. д. Другими словами, компьютеры будут тяготеть к дизайну эпохи мэйнфреймов.

Насчет модемов, да, можно делать модемы на электронных лампах. Что нужно понимать в отношении электронных ламп, так это то, что они ведут себя как КМОП-транзистор. НО, они работают при более высоких напряжениях и их размер намного больше, чем у обычного КМОП-транзистора. Это означает, что все, что можно сделать с КМОП-транмисторами, можно сделать с помощью электронных ламп, за исключением миниатюризации. Вы можете делать модемы ASK/FSK/PSK с электронными лампами. Можно сделать аналого-цифровые преобразователи. и т.д. Можно делать системы точного наведения.

Во-первых, ракеты и радары МиГ-25 (и других самолетов той эпохи) полностью основаны на вакуумных лампах. Наведение ракеты по лучу радара — это точное наведение (просто не выстрелил и не забыл, но не так уж сложно построить ракеты с радиолокационным самонаведением и активным наведением с вакуумными трубками).

О ТВ. Аналоговое цветное телевидение разработано с учетом обратной совместимости с аналоговым черно-белым телевидением. Это накладывало определенные ограничения на качество сигнала. Информация о цвете передается в виде фазовой модуляции, встроенной в сигнал яркости исходного черно-белого телевизора. Это означает, что ограниченная полоса пропускания была разделена между двумя сигналами. Яркость получает большую часть пропускной способности. Но, при условии, что не было транзисторов, и люди хотели более высокое разрешение телевизионного стандарта, вы можете увеличить разрешение, увеличив пропускную способность. Это означает, что обычно цветные телевизионные каналы с частотой 6 МГц, используемые в аналоговом телевидении NTSC, могут быть увеличены до 12 МГц или более, чтобы включить отдельную несущую цвета. Уже одно это может увеличить воспринимаемое разрешение цветных телевизоров. Это не невозможно, это было неэкономично в то время, когда были созданы стандарты цветного телевидения.

Что касается спутников, то большинство из них работают как тупые ретрансляторы. Электроника внутри спутников на высоте. Пространство ограничено потребностями управления температурным режимом и общей стоимостью запуска, которая пропорциональна весу. Нахождение на высоте 300 км над землей или более означает, что ремонт на месте невозможен или весьма дорог (см. космический телескоп Хаббл). Это означает, что электроника внутри спутников голая, ровно столько, чтобы повторять сигналы. Вы можете включать в спутники системы формирования луча, чтобы увеличить доступную полосу пропускания за счет использования пространственного мультиплексирования, и алгоритмы, участвующие в таком формировании луча, вполне могут быть за пределами возможностей электронных ламп, но спутники без формирования луча могут быть и остаются полезными. Итак, миниатюрные клапаны или нет, вы все равно можете строить сателлиты. Сторона не связана с компьютером, способным управлять миссиями Аполлона. Да, это может быть сделано. Обычно, если вы не можете решить какую-то проблему в цифровом виде, вы можете сделать это на аналоговом компьютере. Таким образом, при условии, что вы можете миниатюризировать клапаны до 30-миллиметрового масштаба, вы вполне можете построить небольшой компьютер, способный интегрировать скорости и другие переменные, необходимые для космических путешествий. Вы можете направить пару узких радиоволновых лучей на Луну, вы можете осуществлять навигацию времен Второй мировой войны с помощью радионавигационных средств. Вы можете быть удивлены тем, чего можно достичь с помощью технологии электронных ламп. Вас может заинтересовать битва лучей, которая произошла во время Второй мировой войны. Колосс и другие компьютеры того времени могли бы подсказать, как будут развиваться компьютеры, если единственным вариантом станут электронные лампы. вы вполне можете построить небольшой компьютер, способный интегрировать скорости и другие переменные, необходимые для космических путешествий. Вы можете направить пару узких радиоволновых лучей на Луну, вы можете осуществлять навигацию времен Второй мировой войны с помощью радионавигационных средств. Вы можете быть удивлены тем, чего можно достичь с помощью технологии электронных ламп. Вас может заинтересовать битва лучей, которая произошла во время Второй мировой войны. Колосс и другие компьютеры того времени могли бы подсказать, как будут развиваться компьютеры, если единственным вариантом станут электронные лампы. вы вполне можете построить небольшой компьютер, способный интегрировать скорости и другие переменные, необходимые для космических путешествий. Вы можете направить пару узких радиоволновых лучей на Луну, вы можете осуществлять навигацию времен Второй мировой войны с помощью радионавигационных средств. Вы можете быть удивлены тем, чего можно достичь с помощью технологии электронных ламп. Вас может заинтересовать битва лучей, которая произошла во время Второй мировой войны. Колосс и другие компьютеры того времени могли бы подсказать, как будут развиваться компьютеры, если единственным вариантом станут электронные лампы. Вас может заинтересовать битва лучей, которая произошла во время Второй мировой войны. Колосс и другие компьютеры того времени могли бы подсказать, как будут развиваться компьютеры, если единственным вариантом станут электронные лампы. Вас может заинтересовать битва лучей, которая произошла во время Второй мировой войны. Колосс и другие компьютеры того времени могли бы подсказать, как будут развиваться компьютеры, если единственным вариантом станут электронные лампы.

Технологическое развитие будет задержано на некоторую величину. Сколько именно, предсказать сложно.

Будут обнаружены альтернативные методы. Миниатюрные электронные лампы будут первой разработкой, за которой, возможно, последуют интегральные схемы электронных ламп.

В конце концов мы нашли способ делать транзисторные устройства без полупроводников. Например, можно использовать углеродные нанотрубки , а также разрабатываются оптические транзисторы .

Вы можете в конечном итоге уменьшить вакуумные трубки до размеров песчинок. Это может превратиться в технологию для переключателей, которые не являются «вакуумными», но все еще основаны на баллистических электронах или нелинейных средах, которые не работают в полупроводниках. Классическая ионизация, эффект Холла, магнитные шарики, реконфигурирующие проводящие пути...

Полупроводники позволяют нам работать в масштабе атомов, ограниченном отношением сигнал/шум квантовых эффектов. Остальные вещи были бы не такими маленькими по размеру, но все же на порядки меньше и надежнее старых электронных ламп.

Память ядра не зависит от полупроводников, и я видел модуль, который содержал ряды трубок в дополнение к экранам ферритовых сердечников. Небольшое количество ламп для усиления сигнала и простых логических вентилей, но несколько десятков ламп обслуживают тысячи ядер. Что, если бы ядра были подключены более причудливым способом для реализации логики, как клеточные автоматы (позже: я видел это на YouTube! Логика ядра на самом деле предшествовала ее использованию в качестве памяти!)? Дело в том, что другие технологии могут развиться, чтобы выполнять вычисления, которые по-прежнему используют всего несколько трубок для поддержки.

Радио, телевидение и микроволновые радары были разработаны и реализованы с помощью электронных ламп до транзисторов. Так что у нас определенно были бы эти вещи.

Устранение полупроводников устранит очень мощную экономическую движущую силу развития электроники: закон Мура https://www.cs.utexas.edu/~fussell/courses/cs352h/papers/moore.pdf

Гордон Мур был химиком-физиком, работавшим инженером-технологом. В его статье указывалось, что можно «создать» транзисторы на пластине вдвое меньшей ширины. Это означает в четыре раза больше транзисторов на квадратной площади. Он также сказал, что такое улучшение процесса можно повторять с удвоением каждые два года. Позже он изменил это на 36 месяцев. Но факт остается фактом: в истории человечества еще не было ни одной попытки, которая позволила бы достичь эквивалентного 50-летнего периода улучшения производительности. Невозможно, чтобы физические эффекты, такие как вакуумные лампы, могли обеспечить снижение затрат и повышение производительности, как это удалось приготовить из кулинарной книги по квантово-механической физике твердого тела. Так что, вероятно, мы все равно были бы во многом, примерно так же технически сообразительны, как мы были в конце Корейской войны. И, несомненно, никакого Интернета, поскольку не было бы событий, которые привели к переходу сети DARPA к сети ARPA, а затем к Интернету без твердотельного состояния.

Телефонная система оставалась бы аналоговой, а спутников связи не существовало бы, поэтому межконтинентальная связь ограничивалась бы кабелями. Таким образом, вместо миллионов трансатлантических «телефонных линий» вы застряли бы на тысячах. Попрощайтесь с глобализацией.

Забудьте о модемах, чтобы компьютеры не могли общаться на расстоянии.

Поскольку без небольших компьютеров баллистические ракеты были бы не очень точными (вспомните Фау-2), у вас, вероятно, не было бы подводных лодок с баллистическими ракетами (им нужно очень хорошее определение местоположения, чтобы быть хоть как-то точными и забыть об инерциальной навигационной системе с использованием труб) и мало городов. баллистические ракеты-убийцы, так что вашим основным средством доставки ядерного оружия будут самолеты (Б-52 без лучшей авионики). Также у вас нет хороших систем раннего предупреждения (нет спутников и компьютера SAGE , хотя вы, вероятно, могли бы получить Whirlwind получше ).

Это, вероятно, дает вам совсем другую холодную войну.