۲۵ آوریل ۲۰۲۵-نانوتکنولوژی-©shutterstock/asharkyu
کوچک‌سازی مسیر طبیعی تقریباً تمام فناوری‌ها است.
زمانی کامپیوترها کل اتاق‌ها را اشغال می‌کردند، اما اکنون، نسخه‌های بسیار قدرتمندتر به اندازه‌ای کوچک هستند که در جیب جا می‌شوند. این روند همچنان ادامه دارد و تأثیر آن فراتر از راحتی صرف است.
با کوچکتر شدن قطعات الکترونیکی، درها را به روی تغییرات گسترده‌تر در دستگاه‌هایی که به آنها نیرو می‌دهند، باز می‌کنند.اثر موجی به نگرانی‌های تولید و زنجیره تأمین، چه در فرصت‌ها و چه در چالش‌های آن، گسترش می‌یابد. بسیاری از این تغییرات از قبل شروع به شکل‌گیری کرده‌اند.
عملکرد بالاتر
یکی از بارزترین تأثیرات کوچک‌سازی، بهبود عملکرد دستگاه است. وقتی هر قطعه فضای کمتری اشغال می‌کند، مهندسان می‌توانند سیستم‌های بیشتری را در یک طراحی واحد جای دهند.
هوش مصنوعی (AI) در تلفن‌های هوشمند نمونه بسیار خوبی است. بسیاری از مدل‌های گوشی‌های پرچمدار امروزی می‌توانند مدل‌های هوش مصنوعی را حداقل تا حدی به صورت محلی اجرا کنند و پیش‌بینی می‌شود که بخش گوشی‌های هوشمند هوش مصنوعی تا سال ۲۰۲۸، ۷۸.۴ درصد رشد کند، در حالی که این رقم در کل بازار تنها ۲.۳ درصد است.
این دستگاه‌های دستی که به طور فزاینده‌ای محبوب و بسیار توانمند هستند، تنها از طریق کوچک‌سازی اجزای پشتیبانی‌کننده هوش مصنوعی امکان‌پذیر هستند.در حالی که نرم‌افزار کارآمدتر کمک می‌کند، هوش مصنوعی روی دستگاه به تراشه‌های با ظرفیت بالاتر بدون افزایش اندازه آنها نیاز دارد. پاسخ، ترانزیستورها و هسته‌های کوچکتر است.با کوچک شدن این اجزا، طراحان می‌توانند تعداد بیشتری از آنها را در فضای کمتری جای دهند که منجر به افزایش چشمگیر قدرت محاسباتی بدون نیاز به سطح بیشتر می‌شود.
عملکرد بهبود یافته
علاوه بر قدرتمندتر بودن، قطعات الکترونیکی با تراکم بیشتر اجزا اغلب عملکرد بهتری دارند. وقتی هر قطعه فضای کمتری را اشغال می‌کند، مهندسان می‌توانند فاصله نسبی بین آنها را بدون تأثیر بر اندازه کلی مدار افزایش دهند.این نسبت سطح به حجم بیشتر منجر به اتلاف حرارتی بهتر می‌شود و به نیمه‌رساناها کمک می‌کند تا حداکثر کارایی را حفظ کنند.کوچک‌سازی همچنین می‌تواند از طریق نانومواد به امکانات عملکردی جدیدی منجر شود. بسیاری از منابع، خواص قابل توجهی را در مقیاس نانو از خود نشان می‌دهند.
برخی از نانومواد رسانایی حرارتی بهتری نسبت به الماس دارند، برخی دیگر رسانایی الکتریکی بالایی دارند و برخی ضدمیکروبی هستند یا نسبت استحکام به وزن بالاتری نسبت به فولاد دارند.
وقتی طراحی الکترونیک به این مقیاس کوچک می‌شود، می‌تواند به طور کامل از مزایای نانومواد بهره ببرد. این می‌تواند منجر به قطعات الکتریکی با پاسخگویی بیشتر، خطرات کمتر ناشی از نقص یا گرمای بیش از حد یا سایر مزایای مرتبط با عملکرد، همه در یک بسته کوچکتر شود.
نگرانی‌های منحصر به فرد در تولید
البته، کوچک‌سازی فناوری چالش‌هایی را نیز ایجاد می‌کند. اگرچه این روند برای دستگاه‌ها و افرادی که از آنها استفاده می‌کنند مفید است، اما طراحی و تولید چنین قطعات ظریف و دقیقی کار آسانی نیست.
تحمل‌های دقیق‌تر نیاز به تجهیزات پیشرفته دارند و به این معنی است که حتی خطاهای کوچک نیز می‌توانند مشکلات بزرگی ایجاد کنند. بازرسی‌های کیفی نیز ممکن است نیاز به ارتقاء داشته باشند، زیرا بررسی دقیق یک سیستم کوچکتر نیاز به نگاه دقیق‌تری نسبت به آنچه ممکن است با راه‌حل‌های مرسوم امکان‌پذیر باشد، دارد.
در حالی که فناوری امروزی می‌تواند این نگرانی‌ها را برطرف کند، می‌تواند هزینه‌ها و پیچیدگی‌های گردش کار را برای تولیدکنندگان افزایش دهد.از سوی دیگر، نیاز به تجهیزات پیشرفته، جنبه‌ی مثبتی نیز دارد. فرآیندهای با دقت بالا مانند قالب‌گیری تزریقی دقیق می‌توانند هزینه‌های نیروی کار را به حداقل برسانند، زیرا مستلزم اتوماسیون هستند.با گذشت زمان، این مزیت به معنای مقرون‌به‌صرفه‌تر شدن و جبران کمبود نیروی کار برای تولیدکنندگان، علیرغم هزینه اولیه، خواهد بود.
موارد استفاده جدید برای فناوری پیشرفته
با فشرده‌تر شدن فناوری‌های پیشرفته، کاربردهایی که این نوآوری‌ها می‌توانند ارائه دهند، رشد می‌کند. پوشیدنی‌ها نمونه‌ی اولیه‌ی این روند هستند.کوچک‌سازی سخت‌افزار گوشی‌های هوشمند، امکان ارسال پیامک، صحبت کردن و کنترل دستگاه‌های هوشمند از طریق ساعت را فراهم کرده است و با دنبال کردن همین مسیر توسط سایر فناوری‌ها، تغییرات راحتی مشابهی نیز می‌تواند پدیدار شود.
محققان اخیراً اجزای محاسبات کوانتومی را ۱۰۰۰ برابر کوچکتر از همتایان معمولی خود ساخته‌اند. چنین تغییری در نهایت می‌تواند امکان ساخت رایانه‌های کوانتومی به کوچکی یک رایانه رومیزی یا حتی لپ‌تاپ معمولی را فراهم کند.در نتیجه، برای کسب‌وکارها در صنایع مختلف، سرمایه‌گذاری بر روی پتانسیل این فناوری بسیار آسان‌تر خواهد بود.
ایمپلنت‌ها بخش دیگری هستند که می‌توانند از کوچک‌سازی رشد کنند. قطعات الکترونیکی کوچکتر می‌توانند رابط‌های مغز و کامپیوتر پیچیده‌تر، دستگاه‌های نظارت بر سلامت یا سایر دستگاه‌های پزشکی را قادر سازند تا مراقبت‌های بهداشتی را به سطوح جدیدی برسانند.
مزایای زیست‌محیطی
فشار فزاینده به سمت کوچک‌سازی همچنین می‌تواند فناوری را سازگارتر با محیط زیست کند. اجزای فشرده به این معنی است که هر دستگاه به مواد کمتری نیاز دارد.در نتیجه، تولیدکنندگان می‌توانند وابستگی خود را به فرآیندهای معدنی مخرب محیط زیست کاهش دهند، زیرا برای انجام همان هدف به مواد کمتری نیاز نخواهند داشت.مصرف انرژی قطعات الکترونیکی کوچکتر نیز ارزش بررسی دارد. هوش مصنوعی روی دستگاه ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر انرژی کمتری برای هر کار مصرف می‌کند.
یک هوش مصنوعی مبتنی بر ابر با کاهش نیاز به مراکز داده پرمصرف برق.
با امکان‌پذیر شدن قابلیت‌های بزرگ در بسته‌های کوچکتر، جهان برای دستیابی به عملکرد مشابه به انرژی زیادی نیاز نخواهد داشت.کاهش نیاز به باتری همچنین می‌تواند دری را به سوی گزینه‌های انرژی پایدار باز کند. پوشیدنی‌ها و سایر قطعات کوچک فناوری می‌توانند از فرآیندهای بدون کربن مانند برداشت انرژی خورشیدی یا مبتنی بر حرکت برای تأمین انرژی خود استفاده کنند. مزایای این کار کوچک خواهد بود، اما می‌تواند در مقیاس بزرگ منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی شود.
اجزای کوچک در حال ایجاد تغییرات بزرگی هستند
حرکت به سمت لوازم الکترونیکی کوچکتر گاهی اوقات چالش برانگیز است، اما مزایای آن بسیار زیاد است. با کوچکتر شدن اجزا، امکانات دستگاه‌های جمع و جور گسترش می‌یابد.
این گذار در حال حاضر تغییرات عظیمی را در صنایع ایجاد کرده است و جهان احتمالاً تنها به سطح پتانسیل آن دست یافته است.
