Elektroniikan kehitystä uhkaa äkkipysäys. Maailman johtava mikropiirivalmistaja Intel  lupaa apua Tähtien sodan tekniikasta.

Tekniikka-palsta

Teksti: Maria Korteila

Elektroniikan kehitystä uhkaa äkkipysäys. Maailman johtava mikropiirivalmistaja Intel  lupaa apua Tähtien sodan tekniikasta.

Julkaistu Tiede-lehdessä 11/2012

Jokainen tietokone- ja kännykkäsukupolvi on entistä suorituskykyisempi, nopeampi ja, jos mahdollista, pienempikin. Kehitys ei kuitenkaan voi jatkua ikuisesti. Seinä saattaa tulla eteen jo ensi vuonna.

Laitteiden suorituskyvyn kehitys on pitkälti puolijohdeteollisuuden ansiota: parin vuoden välein yhden mikropiirin sisältämien komponenttien määrä on kaksinkertaistunut. Vaikka lukumäärä ei ole ainoa suorituskykyyn vaikuttava asia, se on sille hyvä mittatikku. Mikropiireistä eli mikroprosessoreista syntyvät tietokoneen aivot, muisti ja matikkapää.

Kaksinkertaistumiskehitystä kutsutaan Mooren laiksi, ja se on pitänyt paikkansa vuosikymmeniä. Vaan ei pidä kohta. Maailman suurin mikropiirivalmistaja Intel on ilmoittanut, että nykyistä valmistustekniikkaa säätämällä voidaan saada aikaan vielä kaksi tuotesukupolvea. Käytännössä tämä tarkoittaa, että ensi vuoden jälkeen Intelillä ei olisi tarjota entistä tehokkaampia mikroprosessoreja eikä kuluttajille voisi tarjota entistä parempia läppäreitä ja matkapuhelimia. Eihän sellainen käy!

Äärimmäinen uv piirtää pientä

Mikropiirejä valmistetaan niin sanotulla optisella litografialla. Sitä voi verrata valokuvatekniikkaan: valoherkillä materiaaleilla päällystettyä piikiekkoa ”valotetaan” säteellä, ja valottamattomat alueet jäävät puolijohdekomponenteiksi piisirun päälle.

Kuinka pieniä komponentteja litografialla pystytään piirtämään, riippuu käytetystä valon aallonpituudesta. Kahdenkymmenen viime vuoden aikana se on asteittain lyhentynyt pitkästä 365 nanometrin ultraviolettisäteilystä nykyisin vallalla olevaan 193 nanometrin lyhyeen säteilyyn. Sillä voidaan valmistaa noin 22 nanometrin kokoisia rakenteita. Vertailun vuoksi: ihmisen hius on keskimäärin 5 000 kertaa paksumpi. Hieman pienempiinkin kokoihin on mahdollista yltää, mutta sitten eväät loppuvat.

Siksi Intel sijoitti tänä vuonna miljardi dollaria uuteen menetelmään: extreme ultraviolet litographyyn. Se on litografiaa, joka perustuu äärimmäisen lyhytaaltoiseen ultraviolettisäteilyyn. Sillä pysytään kuvioimaan viiden nanometrin kokoisia rakenteita, ehkä jopa pienempiä.

Tekniikka on peräisin kylmän sodan aikaisesta Tähtien sota -ohjelmasta. Silloin äärimmäisestä ultraviolettivalosta kehitettiin laseraseita, joilla oli tarkoitus tuhota satelliiteista käsin Yhdysvaltoja uhkaavia ydinohjuksia. Kylmän sodan jälkeen teknologian kehitys siirtyi puolijohdeteollisuudelle.

Tehokas valo puuttuu vielä

Siirtyminen kertaheitolla käyttämään valoa, jonka aallonpituus on vain kymmenesosa entisestä, on kaikkea muuta kuin yksinkertaista.

Äärimmäisen ultraviolettivalon aallonpituus, 13,5 nanometriä, on niin lyhyt, että se imeytyy lähes kaikkiin materiaaleihin – jopa ilman molekyyleihin. Suurin osa säteen kulusta on siis saatava järjestymään tyhjiössä, mikä lisää kustannuksia.

Säteen ohjaaminenkaan ei onnistu nykyiseen tapaan linssien avulla, vaan siihen tarvitaan erikoispeilejä, joissa on kymmeniä erilaisia kerroksia. Silti iso osa valonsäteestä imeytyy niihin. Siksi valonlähteen on oltava todella tehokas – niin tehokas, ettei sellaista ole toistaiseksi pystytty valmistamaan.

Ongelmat ovat ratkaistavissa

Haasteet eivät hirvitä hollantilaista ASML-yritystä, joka uutta litografiaa Intelille kehittää. Se uskoo, että massatuotanto polkaistaan pystyyn muutamassa vuodessa. Epäilijöitäkin toki on.

Toistaiseksi muitakaan vaihtoehtoja ei ole, ei ainakaan sellaisia, jotka sopisivat edulliseen massatuotantoon pikaisella aikataululla. Tekniikalla saatetaan kuitenkin voittaa lisäaikaa piipohjaisen elektroniikan aikakaudelle, joka auttamattomasti lähenee loppuaan.

Sirut ja komponentit eivät voi pienentyä loputtomasti, sillä fysiikan lait tulevat vastaan. Alle 0,1 nanometrin kokoluokkaan eli piiatomeja pienemmäksi piirtoa ei saa millään aallonpituudella.

Maria Korteila on Tiede-lehden toimittaja.

Transistoreja yhdessä mikropiirissä– 1971: 2 300 = kuin konserttisalissa paikkoja– 1990: 134 000 = stadionillinen väkeä– 2000: 32 miljoonaa = Tokion asukasluku– 2012: 1 ,4 miljardia = Kiinan asukasluku

Mistä kiikastaa?

Gordon Moore, yksi Intelin perustajista, ennusti vuonna 1965, että yhteen mikropiiriin mahtuvien transistorien lukumäärä suunnilleen kaksinkertaistuu joka toinen vuosi.

Hän myös laski, että massatuotantoon sopiva pii pitää piirien valmistuksen taloudelli-sesti kannattavana.

Nyt Mooren lakina tunnettu kehityskulku on katkeamassa, sillä pikkuiseen piisiruun ei mahdu lisää nykyisen kokoisia transistoreja.

Ihmiset kokevat monenlaista outoa ilman, että heidän mielenterveytensä olisi uhattuna. Uusi kirja esittelee ja selittää näitä kokemuksia.

Peräti miljoonia amerikkalaisia joutui ufojen sieppaamiksi 1990-luvulla, pääteltiin erään kyselytutkimuksen perusteella pääteltiin.

Usein uhrin makuuhuoneeseen tunkeutui vieraita olentoja, jotka tekivät hänet ensin toimintakyvyttömäksi. Sitten hänet lennätettiin katon läpi avaruusalukseen.

Ufosieppausten vyörystä kertoo Helsingin Sanomien haastattelema psykologian tutkija Jukka Häkkinen kirjassaan Outojen kokemusten psykologia (Docendo 2018). Leipätyökseen Häkkinen tutkii näkemistä Helsingin yliopistossa.

Uusi kirja näyttää, miten ihmismieli loihtii esiin kokemuksia, joita monet pitävät selittämättöminä tai yliluonnollisina.

Sieppaukset avaruusalukseen ovat modernia jatkoa sille, mitä ihmiset ovat kokeneet maailman sivu. Ennen vanhaan makuuhuoneeseen eivät tunkeutuneet harmaat isopäiset avaruusolennot, vaan pelottavat vieraat olivat demoneja, keijukaisia, noitia tai vampyyreja.

”Mielenkiintoista on, että nyt ufosieppaukset ovat kokonaan loppuneet”, Häkkinen sanoo.

Ne olivat 1990-luvulla kulttuurinen ilmiö, joka liittyi scifitarinoihin. Yhdysvalloissa niiden kokijat olivat nähneet scifisarjoja ja -elokuvia, joissa oli isopäisiä, ihmiskokeita tekeviä olentoja.

Makuuhuonevierailujen ja sieppausten takana näyttää Häkkisen mukaan olevan unihalvaus.

Unihalvauksessa siirtymä uni- ja valvetilan välillä häiriintyy. Ihminen on tavallaan sekä hereillä että unessa, selittää Häkkinen kirjassaan. Unen hahmot astuvat valvetodellisuuden päälle.

Halvaantumisen kokemus syntyy siitä, että unen aikana aivojen liikekäskyt eivät pääse etenemään lihaksiin. Tämä lihaslama estää kokijaa liikkumasta.

Unihalvauksen aikana ihmiset näkevät usein harhoja tunkeilijoista. Yleisiä ovat myös tasapainoaistin hallusinaatiot: keinumisen, putoamisen, kohoamisen ja kehostapoistumisen kokemukset. Tällaisella matkalla ufojen sieppaamat ovat mahdollisesti olleet.

Sieppauskokemusten lisäksi Häkkinen esittelee kirjassaan kehostapoistumis- ja kuolemanrajakokemuksia, enneunia, telepatiaa, déjà -vu -ilmiöitä ja synestesiaa ja selittää, miten tällaiset aivojen jekut syntyvät.

Kysely

Mitä outoa olet kokenut?

Laulettu sana kuului puhuttua paremmin ja pidemmälle.

Koulujen lukukausi lähestyy loppuaan. Pian tulevat ne ajat, jolloin taas kerran pähkäillään, sopiiko päättäjäisissä laulaa suvivirttä vai ei.

Aiempien vuosien kädenvääntö on osoittanut, että virttä voivat iloisin mielin ja henkisesti häiriintymättä laulaa muutkin kuin luterilaista uskoa tunnustavat. Yhdessä laulaminen vahvistaa yhteistä tunnekokemusta enemmän kuin juhlapuheen kuuntelu.

Suomen evankelisluterilaisessa kirkossa virrellä tarkoitetaan yleensä kirkolliskokouksen hyväksymää hengellistä yhteislaulua, mutta tämä ei ole virsi-sanan vanhin eikä ainoa merkitys.

Virsi on alkanut vakiintua tietynlaisen kirkkolaulun nimitykseksi vasta luterilaisen reformaation myötä.

Reformaation ohjelmaan kuului seurakunnan ottaminen mukaan jumalanpalveluksiin aktiivisesti virsiä laulamalla. Sitä ennen laulusta olivat huolehtineet papit ja heidän koulutetut avustajansa. Muutoksesta seurasi epäilemättä kirkkomusiikin tason dramaattinen lasku, ainakin väliaikaisesti.

Virsi-sana on esihistoriallisella ajalla saatu balttilainen laina, joka alun perin lienee tarkoittanut sanaa tai puhetta. Suomalaisessa kansankulttuurissa virsi on ollut pitkän kertovan runon nimitys. Kalevalan henkilögalleriaan kuuluu virsikäs eli runsaasti runoja taitava Vipunen, ja hänen muistissaan olevaa runovarastoa nimitetään sanaiseksi arkuksi tai virsilippaaksi.

Pitkiä runomuotoisia kertomuksia on tyypillisesti esitetty laulamalla. Laulettu sana kuuluu paremmin ja kauemmas kuin puhuttu. Sävelmä ja kalevalainen runomitta antavat sisällölle muodon, joka on helpompi muistaa ja toistaa kuin vapaa puhe.

Suvivirrelle antaa erityistä viehätystä sanan alkuosa suvi. Se on ikivanha kesää merkitsevä perintösana, jota on käytetty länsimurteissa, mutta nykyään se tuntuu runolliselta ja ylätyyliseltä, kun se on yleiskielessä jo aikoja sitten korvattu itämurteista poimitulla kesä-sanalla. Virressä vaikutelmaa tehostaa vielä alkusointuinen sanayhdistelmä suvi suloinen.

Muissakin tapauksissa suvi on tehokas tunnelman luoja. Suvisunnuntai on autuaan rauhallinen ja kaunis. Suvituuli on lempeä ja lauha, suvipäivä lämmin ja suviyö romanttinen. Kesän alkaessa suunnitellaan proosallisesti aikatauluja ja lasketaan rahoja, mutta suven kynnyksellä haaveillaan tulevan suven parhaista hetkistä.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehdessä 6/2018