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The miracle of nanotechnology has brought us into the information age | Ian O’Connor | TEDxEMLYON


[Musica]
buon pomeriggio grazie mille per
l’informazione di introduzione gentile è
ovunque ogni giorno inviamo email a noi
accedere a Internet effettuiamo chiamate video
pubblichiamo foto su Facebook e video
su YouTube cerchiamo informazioni noi
tweet noi Instagram ogni giorno l’umanità
crea collettivamente tre miliardi
gigabyte di dati se dovessimo mettere tutto
questi dati su dischi Blu-ray
farebbe una pila di dischi che
raggiunge quasi la cima del
stratosfera 60 chilometri sopra la nostra
le informazioni sui capi sono diventate essenziali
alle nostre vite quotidiane così tanto che quello
questa informazione è essenziale per noi
come energia leggera acqua calda e
servizi igienico-sanitari siamo venuti a dipendere
informazioni così tanto ma non solo solo
la disponibilità ma sull’aspettativa
che le capacità dei nostri smartphone
e i nostri oggetti informatici continueranno
per migliorare viviamo veramente nel
informazioni sull’età dell’informazione alla parte
di informazioni è tecnologia informatica
calcolo significa molte cose diverse a
persone diverse
significa calcolo ad alte prestazioni o
supercomputing allo scienziato che lo è
cercando di risolvere problemi su larga scala
come la previsione meteorologica molecolare
modellizzazione o simulazione di un nucleare
reazione
significa console di gioco o virtuali
realtà per i loro giovani e giovani
cuore giocando a Gran Turismo o FIFA
per le aziende le sue stazioni di servizio e
backup dei dati è il cloud in cui si trovano i dati
tenuto e sempre più dove il lavoro è
fatto e forse più visibilmente
noi
sono gli smartphone nelle nostre tasche e
i portatili nelle nostre valigette tutto questo
è stato reso possibile da elettronico
tecnologia in 70 anni di progresso di
ridimensionamento dalla scala macro al
scala nano in cui i dispositivi hanno dimensioni
di pochi miliardesimi di metro
il primo computer general-purpose era
costruito nel 1946 e si chiamava ENIAC it
pesava 30 tonnellate occupava 60 cubi
metri di spazio e ha richiesto a
cento e 50 kilowatt o 150 mila
watt di potenza che è l’equivalente di
i requisiti di potenza di un piccolo
villaggio ne aveva centomila
componenti ed era in grado di fare
cinquemila operazioni al secondo e
al momento questa è stata una rivoluzione è a
mille volte più veloce di
computer elettromeccanici ed era
capace di fare una traiettoria di artiglieria
calcolo in soli trenta secondi il
lo stesso calcolo ha richiesto e richiede ancora un
umano oltre due ore e mezzo a
completare a mano ora avanti veloce a
oggi dopo l’invenzione del
transistor il circuito integrato il
primo microprocessore Intel e decenni
di ridurre le dimensioni dell’elettronica
tecnologia dei componenti e oggi abbiamo
processori avanzati che comprimono 10
miliardi di dispositivi in ​​soli 400 cubi
millimetri e sono in grado di fare a
cento miliardi di calcoli al secondo
ora la tecnologia alla base di ENIAC era
tubi a vuoto centimetrati in scala
componenti grandi quanto il mio pollice
i componenti di oggi sono transistor CMOS
che sono solo pochi miliardesimi di a
metro 14 nanometri in dimensione il
scala di questa riduzione è tale che
oggi abbiamo più transistor in a
processore di persone nel mondo lì
sono incidentalmente più processori in questo
stanza che ci sono persone e se noi
dovevano scalare un chip in modo che il
transistor è la dimensione di una casa e
un lato del chip inizia qui
questa stanza poi l’altro lato del
chip sarebbe in Nuova Zelanda e con
case o transistor fino in fondo
ridimensionamento delle dimensioni è stato a
Impressionante impresa dell’ingegneria umana
prodezza ed è sicuramente un miracolo moderno
tuttavia non è stato raggiunto senza
costo anche se un singolo chip costa ordini
di magnitudine meno ovviamente di
qualsiasi costo di produzione AK è ancora enorme
disegnare questi sistemi in modo straordinario
linee sottili ha bisogno di acqua estremamente pura
In effetti, l’ aria ultra filtrata è la maggioranza
la maggior parte della sostanza chimica presente in natura
elementi luce molto finemente controllata
fonti e maschere molto dettagliate e 300
o oltre 300 passaggi di elaborazione distinti a
realizzare la fabbricazione di un chip
e mettere insieme tutto questo porta a
un edificio ed attrezzature per l’ ambiente
che è così avanzato che costa molti
miliardi di dollari oggi per costruire un
semiconduttore allo stato dell’arte
impianto di produzione ancora più grande
sfida che ci sta di fronte è il
consumo di energia delle nostre informazioni
attività correlate ovviamente energia
il consumo per le unità mobili è
straordinariamente importante perché
definisce per quanto tempo possiamo usare per esempio
il nostro smartphone senza dover
ricarica la batteria del recente scandalo
delle unità mobili Catching Fire è un
illustrazione drammatica di quanta
davvero bisogno di smart phone energetici e cosa
succede se le batterie sono instabili se
ci concentriamo sui data center che è
dove vengono conservati i dati in cui si trovano le informazioni
tenuto quindi abbiamo il potere tipico
dati di consumo di 2000 kilowatt o
2 milioni di watt e se aggiungiamo tutto il
data center insieme nel mondo e
calcola quanta energia usano in a
anno arriviamo a cento miliardi
kilowattora in un anno che è il
equivalente dell’energia prodotta da 10
centrali nucleari
se aggiungiamo a questo tutti i punti di accesso
quali sono i nostri laptop per smartphone
server e infrastruttura di comunicazione
per arrivare ai data center allora possiamo
raddoppia o triplica l’energia
consumo e questo ci dà un altro 20
o 30 centrali nucleari che in
tutto ciò significa che usiamo un significativo
parte delle centrali nucleari di
il mondo per fornire l’energia al nostro
attività legate all’informazione per fortuna
crediamo che la nanotecnologia possa venire
per il salvataggio qui anche se
l’elettronica smetterà di ridursi
solo pochi anni ce ne sono altri
nanotecnologie che esistono e quali
sono effettivamente migliori in certe funzioni
rispetto all’elettronica, ma quali sono stati
trascurato nella corsa per ridimensionamento
già alcuni chip ne stanno facendo uso
la terza dimensione di verticale
dimensione per impilare chip con diversi
tecnologie in cui ogni strato nel
il chip sta effettivamente usando una tecnologia
che è dedicato e più efficiente
a una data funzione è la fotonica del silicio
una di queste tecnologie e fotonica
è bravo a comunicare un’illustrazione
di questo è che usiamo l’ottica e
fotonica e luce tutto il tempo per
comunicare i dati per trasportare grandi volumi
di dati un esempio sono le fibre ottiche
che trasportano dati tra continenti
tra le stazioni base mobili e anche
portare Internet ad alta velocità e
TV ad alta definizione nelle nostre case
la fotonica del silicio è la riduzione di
scala in ottica o fotonica
componenti che sono tenuti a fare
queste infrastrutture di comunicazione
laser i diodi foto e le fibre
ora uno dei problemi chiave che abbiamo avuto
inizialmente nel nostro laboratorio per dimostrare che questi
i sistemi fotonici al silicio potrebbero funzionare
dimostrando che potremmo integrare il fotonico
dispositivi in ​​cima a chip di silicio al
su scala nano questo non è in realtà facile
perché i materiali sono
e quindi le strutture atomiche lo fanno
non allineare ma usando un sacrificale
strato tra i due che abbiamo dimostrato
ora è possibile integrarsi strettamente
dispositivi fotonici al di sopra del lavoro
chip elettronici abbiamo anche dimostrato che
è possibile costruire un fotonico completo
reti su un singolo elettronico
chip del processore per rendere altamente efficiente
comunicazione ad alta efficienza energetica
tra i core del processore o anche tra
si elabora nei data center
questo esempio mostra che possiamo usare
anche un’altra proprietà della luce che è
quella luce è costruita da diversi
lunghezze d’onda o diversi colori così ciascuno
il colore può infatti portare pezzi diversi
di informazioni e in questo modo possiamo
arrivare a un alto livello di dati straordinario
capacità di carico nelle reti fotoniche
comunicare tra processi e noi
ha anche dimostrato che se usiamo questo tipo di
rete tra insiemi di core del processore
in realtà ci dà un’accelerazione nel
esecuzione di software sui processori
loro stessi forse in futuro il
processori negli smart phone nel tuo
le tasche non funzionano solo con
elettronica ma anche con luce e
la fotonica ora guarda al futuro noi
avrà sempre bisogno di computer per fare il numero
scricchiolando la logica iniziale per
l’informatica era costruire macchine che
erano capaci di fare calcoli in quel modo
un umano impiegherebbe troppo tempo per farlo
ma sempre più oggi abbiamo bisogno di computer
pensare e reagire in modo intelligente per disegnare
intuizione e inferenza da grande
insiemi non strutturati di dati parziali
l’ intelligenza artificiale può fare anche questo
e usiamo già questo tipo di
informatica da fare per rilevare le frodi bancarie a
effettuare la sorveglianza di sicurezza
sorveglianza per capire naturale
linguaggio e previsioni interessi umoristici
ad esempio Siri di Google Voice di Apple
Cerca Microsoft Cortana sono tutti
esempi di assistenti virtuali che
che usano l’intelligenza artificiale
tuttavia la tecnologia funziona così
applicazione complessa su un convenzionale
il processore richiede in realtà enormi quantità
di potenza di calcolo e quindi enorme
quantità di energia, quindi crediamo che
la nanotecnologia può anche offrire
alternative a questo modello e fornire
modi per raggiungere una piattaforma hardware
capace di eseguire artificiali
applicazioni di intelligence per esempio noi
può costruire neuroni elettronici artificiali
e sinapsi fotoniche artificiali a
costruire un sistema neurale artificiale completo
piattaforma di calcolo che potrebbe quindi
eseguire questo tipo di intelligenza artificiale
applicazione con una frazione di
energia necessaria per accenderlo
processi convenzionali e forse anche
meno di quello del cervello umano e
questo accoppiato con sensori miniaturizzati
di nuovo abilitato da
la nanotecnologia porterà ad esempio
droni e robot di cui sono capaci
intervenendo in unità di risposta alle emergenze
e contribuire a salvare vite in naturale o
disastri causati dall’uomo per prevedere ed evitare
protesi intelligente per il cambiamento climatico
eliminare l’handicap per aiutare il
anziani per vivere la loro vita al massimo
e per aiutare l’ agricoltura a usare solo il
giusta quantità di acqua e fertilizzante
coltivare le loro colture in modo da nanotecnologia che
è stata una forza così potente per il cambiamento
nella rivoluzione dell’informazione lo farà
continuare impercettibilmente a trasformare il nostro
vive nel futuro grazie
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