शहाजी शिंदे, संगणक तज्ज्ञ
सध्याच्या युगात ‘वेअरेबल गॅजेटस्’ची प्रचंड क्रेझ आहे. स्मार्ट वॉच, फिट बँड आणि आरोग्य तपासणार्या उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणार्या चिप्स आजही कडक असतात, ज्यामुळे त्या कपड्यांमध्ये पूर्णपणे विणणे किंवा शरीराच्या अंतर्गत भागात बसवणे आव्हानात्मक ठरते. फूदान विद्यापीठाच्या संशोधकांनी विकसित केलेली ‘फायबर इंटिग्रेटेड सर्किट’ (एफआयसी) ही प्रणाली या समस्येवर कायमस्वरूपी तोडगा म्हणून समोर आली आहे.
जागतिकस्तरावर तंत्रज्ञानाने आज एका अशा वळणावर प्रवेश केला आहे, जिथे कल्पनाशक्ती आणि वास्तव यांच्यातील पुसट होत चाललेली रेषा अधिक गडद होत आहे. मानवी संस्कृतीच्या प्रगतीमध्ये संगणकीय चिप्स अर्थात ‘सेमीकंडक्टर’चे महत्त्व अनन्यसाधारण आहे. आपल्या खिशातील साध्या मोबाईलपासून ते अंतराळात झेपावणार्या रॉकेटपर्यंत, प्रत्येक गोष्टीचे नियंत्रण या चिमूटभर सिलिकॉन चिप्सद्वारे केले जाते. मात्र, आजवर या चिप्स कठीण, ठिसूळ आणि सपाट स्वरूपात होत्या. परंतु, शांघायमधील ‘फूदान’ विद्यापीठातील शास्त्रज्ञांनी या पारंपरिक रचनेला छेद देत एक असा आविष्कार घडवला आहे, जो भविष्यातील ‘वेअरेबल गॅजेटस्’ आणि डिजिटल जीवनशैलीचा चेहरामोहरा बदलून टाकेल. त्यांनी मानवी केसापेक्षाही तलम असलेल्या एका धाग्यामध्ये संपूर्ण संगणकीय चिप सामावून घेण्याचे यश संपादन केले आहे. विशेष म्हणजे, हा धागा केवळ लवचिकच नाही, तर तो 15.6 टन वजनाचा ट्रक अंगावरून गेला तरी सुरक्षित राहू शकतो.
तंत्रज्ञानाचा नवा अध्याय
सध्याच्या युगात अंगावर परिधान करता येण्याजोगे तंत्रज्ञान म्हणजेच ‘वेअरेबल गॅजेटस्’ची प्रचंड क्रेझ आहे. स्मार्ट वॉच, फिट बँड आणि आरोग्य तपासणारी उपकरणे आता आपल्या जीवनाचा अविभाज्य भाग बनली आहेत. मात्र, या उपकरणांमध्ये वापरल्या जाणार्या चिप्स आजही कडक असतात, ज्यामुळे त्या कपड्यांमध्ये पूर्णपणे विणणे किंवा शरीराच्या अंतर्गत भागात बसवणे आव्हानात्मक ठरते. फूदान विद्यापीठाच्या संशोधकांनी विकसित केलेली ‘फायबर इंटिग्रेटेड सर्किट’ (एफआयसी) ही प्रणाली या समस्येवर कायमस्वरूपी तोडगा म्हणून समोर आली आहे. या शास्त्रज्ञांनी सुशी रोलच्या रचनेपासून प्रेरणा घेऊन ही चिप तयार केली आहे. ज्याप्रमाणे अन्नाचे विविध थर एकावर एक रचून त्यांचा रोल केला जातो, त्याचप्रमाणे या तंत्रज्ञानात लवचिक थरांवर ट्रान्झिस्टरची मांडणी करून त्यांना अत्यंत घट्ट अशा आवर्तनामध्ये (स्पायरल) गुंडाळले जाते. यामुळे ही चिप एका धाग्याचे रूप घेते, ज्याचा व्यास अवघा 50 मायक्रोमीटर आहे.
अचाट क्षमता आणि ट्रान्झिस्टरची घनता
एका सेंटिमीटरच्या छोट्याशा धाग्यात सुमारे 1,00,000 ट्रान्झिस्टर सामावलेले आहेत. याचा अर्थ असा की, जर आपण एक मीटर लांबीचा असा धागा तयार केला, तर त्यात 1 कोटीपेक्षा जास्त ट्रान्झिस्टर असतील. ही क्षमता 1990 च्या दशकातील प्रसिद्ध पेंटियम 3 प्रोसेसरच्या तोडीची आहे. आजच्या आधुनिक संगणकांच्या तुलनेत हे प्रमाण कमी वाटत असले, तरी एका धाग्यासाठी ही प्रचंड मोठी उपलब्धी आहे. हा धागा केवळ माहिती साठवत नाही, तर तो डिजिटल आणि अॅनालॉग सिग्नलवर प्रक्रियादेखील करू शकतो. यामध्ये प्रतिमा ओळखण्याची क्षमता (इमेज रिकग्निशन) आणि साध्या न्यूरल नेटवर्कप्रमाणे काम करण्याची शक्ती आहे. शास्त्रज्ञांच्या मते, भविष्यात नॅनोमीटर स्तरावरील प्रगत तंत्रज्ञानाचा वापर केल्यास या धाग्यांची क्षमता आजच्या अत्याधुनिक डेस्कटॉप प्रोसेसरपर्यंत पोहोचवता येईल.
वज्राहून कठीण
या संशोधनाचे सर्वात विस्मयकारक वैशिष्ट्य म्हणजे त्याचा टिकाऊपणा. प्रयोगशाळेत या फायबर चिपची अत्यंत कठोर चाचणी घेण्यात आली. हे धागे 10,000 वेळा वाकवले तरी त्यांच्या कार्यक्षमतेत कोणताही फरक पडत नाही. ते 30 टक्क्यांपर्यंत ताणले जाऊ शकतात आणि 180 अंशांपर्यंत पिळले जाऊ शकतात. मात्र, सर्वात मोठी चाचणी तेव्हा झाली जेव्हा 15.6 टन वजनाचा एक अवजड कंटेनर ट्रक या धाग्यावरून नेण्यात आला. इतक्या प्रचंड दाबानंतरही ही फायबर चिप तुटली नाही किंवा तिचे सर्किट निकामी झाले नाही. इतकेच नाही, तर 100 अंश सेल्सिअस तापमानातही हे धागे स्थिर राहतात आणि ते सामान्य कपड्यांप्रमाणे धुता येतात. या अफाट मजबुतीमुळेच या तंत्रज्ञानाचा वापर भविष्यात लष्करी गणवेश, आपत्ती व्यवस्थापन उपकरणे आणि अत्यंत कठीण परिस्थितीत वापरल्या जाणार्या गॅजेटस्मध्ये करता येईल.
भविष्यातील उपाययोजना आणि वैद्यकीय क्रांती
या तंत्रज्ञानाचे सर्वाधिक फायदे वैद्यकीय क्षेत्रात आणि मानवी शरीराशी संबंधित संशोधनात होतील. मानवी शरीर हे अत्यंत मऊ ऊतींनी बनलेले असते, त्यामुळे कडक सिलिकॉन चिप्स शरीरात बसवणे त्रासदायक ठरू शकते. मात्र, हे धागे मानवी मेंदूच्या ऊतींइतकेच लवचिक असल्याने ‘ब्रेन-कॉम्प्युटर इंटरफेस’ (मेंदू आणि संगणकाचा थेट संबंध) विकसित करण्यासाठी ते अत्यंत उपयुक्त ठरतील. याशिवाय, भविष्यातील शस्त्रक्रियेसाठी वापरले जाणारे हातमोजे या धाग्यांनी विणले जाऊ शकतात. यामुळे दूरवर बसलेला सर्जन (शस्त्रक्रिया तज्ज्ञ) रोबोटिक हातांच्या मदतीने शस्त्रक्रिया करताना रुग्णाच्या शरीराचा स्पर्श, पोत आणि कडकपणा प्रत्यक्षात अनुभवू शकेल. व्हर्च्युअल रिअॅलिटी (व्हीआर) क्षेत्रातही हे धागे गेमिंगचा अनुभव अधिक वास्तववादी बनवतील. जेव्हा खेळाडू एखादा आभासी पदार्थ हातात घेईल, तेव्हा त्या कपड्यांमधील चिप्समुळे त्याला प्रत्यक्ष स्पर्शाची जाणीव होईल.
सामुदायिक उत्पादन आणि जागतिक स्पर्धा
चिनी शास्त्रज्ञांनी असा दावा केला आहे की, त्यांनी या फायबर चिप्सच्या मोठ्या प्रमाणावर उत्पादनासाठी (मास प्रॉडक्शन) एक व्यावहारिक पद्धत शोधून काढली आहे. आजवर अनेक प्रगत देशांमध्ये लवचिक इलेक्ट्रॉनिक्सवर संशोधन सुरू आहे; मात्र इतक्या मोठ्या प्रमाणात ट्रान्झिस्टरची घनता आणि अफाट ताकद असणारे तंत्रज्ञान पहिल्यांदाच समोर आले आहे. ही फायबर चिप ‘स्मार्ट टेक्स्टाईल्स’च्या जगात एक क्रांती घडवून आणेल. येणार्या काळात आपल्या ‘स्मार्ट शर्ट’मध्ये वेगळ्या बॅटरीची किंवा जाड वायरची गरज भासणार नाही; कारण हे सर्व एका केसासारख्या धाग्यात सामावलेले असेल.
थोडक्यात सांगायचे, तर शांघायमधील या संशोधनाने ‘मूरचा नियम’ एका नव्या उंचीवर नेऊन ठेवला आहे. तंत्रज्ञान आता केवळ टेबलावर किंवा खिशात मर्यादित न राहता, आपल्या अंगावरील वस्त्रांत आणि थेट शरीरात विणले जाण्यासाठी सज्ज झाले आहे. जरी सध्या ही चिप 1990 च्या दशकातील संगणकांप्रमाणे काम करत असली, तरी येणार्या काही वर्षांत हे धागे आजच्या सुपरकॉम्प्युटरची जागा घेतील, यात शंका नाही.
संगणक क्षेत्रातील प्रगतीचा विचार केला, तर ‘मूरचा नियम’ हा पाया मानला जातो. हा कोणताही भौतिकशास्त्राचा नैसर्गिक नियम नाही, तर तंत्रज्ञानाच्या वेगाबाबत वर्तवलेले एक यशस्वी भाकीत आहे. 1965 मध्ये ‘इंटेल’ कंपनीचे सह-संस्थापक गॉर्डन मूर यांनी एक निरीक्षण नोंदवले होते. त्यांच्या मते, एका ‘इंटिग्रेटेड सर्किट’ (आयसी) किंवा सिलिकॉन चिपवर बसणार्या ट्रान्झिस्टरची संख्या दर 18 ते 24 महिन्यांनी दुप्पट होईल. सोप्या भाषेत सांगायचे, तर दर दोन वर्षांनी संगणकाची कार्यक्षमता दुप्पट होईल आणि त्याची किंमत मात्र निम्म्याने कमी होत जाईल. एकेकाळी संपूर्ण खोली व्यापणारे संगणक आज आपल्या मनगटावर (स्मार्ट वॉचच्या रूपात) आले आहेत. आजच्या एका साध्या स्मार्टफोनची प्रक्रिया करण्याची क्षमता ही 1969 मध्ये चंद्रावर गेलेल्या ‘अपोलो 11’ मोहिमेतील संगणकापेक्षा कितीतरी पटीने जास्त आहे. गेल्या पाच दशकांपासून हा नियम तंतोतंत लागू पडत होता; मात्र आता अनेक तज्ज्ञांच्या मते, हा नियम आपल्या मर्यादेपर्यंत पोहोचला आहे. याचे मुख्य कारण म्हणजे, ट्रान्झिस्टरचा आकार आता अणूच्या (अॅटम) स्तरापर्यंत लहान झाला आहे. यापेक्षा लहान आकार करणे भौतिकशास्त्राच्या नियमांनुसार कठीण होत आहे. यामुळेच आता शास्त्रज्ञ ‘क्वांटम कम्प्युटिंग’ आणि ‘फायबर चिप्स’सारख्या पर्यायांचा शोध घेत आहेत. चीनने याबाबत घेतलेली आघाडी अमेरिकादी महासत्तांना दिलेला शह म्हणावा लागेल.
