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.

Hyvä harrastus – ja helppo. Lukemista löytyy aina. Kuva: Shutterstock

Kieli rikastuu, ajattelu syvenee ja sosiaalinen taju kehittyy.

Tietokirjan järki on selvä: saa tietoa, jolla jäsentää maailmaa ja vaientaa mutuilijat. Riittävästi tietoa hankkimalla tulee asiantuntijaksi, ja sillä on selvä hyötyarvo.

Entä missä on fiktion lukijan tulosvastuu? Mitä itua on kuluttaa aikaansa tuntitolkulla hatusta vedettyjen ihmisten hatusta vedettyihin edesottamuksiin? Paljonkin: romaani tai novelli opettaa toimimaan muiden ihmisten kanssa.

Fiktio simuloi sosiaalista maailmaa, esittää asiaa tutkinut Toronton yliopiston psykologian professori Keith Oatley. Niin kuin lentosimulaattori opettaa lentotaitoja, sosiaalisten tilanteiden simulaattori – romaani – opettaa sosiaalisia taitoja.

Kokeet vahvistavat, että fiktiota lukeneet tajuavat paremmin so­siaalisia kuvioita kuin tietotekstiä lukeneet. 

Suvaitsevaisuus kasvaa

Kuvitteellisesta tarinasta on sekin ilo, että pääsee väliaikaisesti jonkun toisen nahkoihin. Samastuminen tarinan henkilöön voi muuttaa lukijan käyttäytymistä ja pistää asenteet uusiksi, ovat kokeillaan osoittaneet Ohion yliopiston tutkijat.

Samastumisella on vaaransa. Romaanin aiheuttama itsemurha-aalto koettiin 1700-luvun lopulla, kun nuoret onnettomat miehet matkivat Johan Wolfgang von Goethen päähenkilön tekoa Nuoren Wertherin kärsimyksissä.

Ohiolaistutkimuksessa vaikutus oli rakentavampi: kun nuoret aikuiset olivat lukeneet tarinan miehestä, joka meni äänestämään, he menivät hanakammin vaaliuurnille vielä viikon kuluttua lukemisesta. He olivat saaneet kansalaishyvetartunnan.

Valkoihoisten suvaitsevaisuutta taas kasvattivat tarinat, joissa päähenkilö osoittautui homoseksuaaliksi tai afroamerikkalaiseksi. Lukijoilta karisi myös stereotypioita. Tämä kuitenkin edellytti, että päähenkilön ”erilaisuus” paljastui vasta tarinan myöhemmässä vaiheessa ja lukijat olivat ehtineet asettua hänen nahkoihinsa.

Stressi väistyy

Kun uppoutuu lukemaan, maailman meteli jää kauas ja paineet hellittävät. Tuttu tunne, josta on myös tieteelliset näytöt: lukeminen poistaa stressiä.

Terveystieteen opiskelijat saivat Yhdysvalloissa tehdyssä tutkimuksessa lukeakseen netistä ja aikakauslehdestä poimittuja artikkeleita, jotka käsittelivät historiallisia tapauksia ja tulevaisuuden innovaatioita. Aihepiirit olivat siis kaukana tenttikirjojen pakkolukemistosta.

Puolentunnin lukutuokio riitti laskemaan verenpainetta, sykettä ja stressin tuntua. Huojennus on yhtä suuri kuin samanpituisella joogahetkellä tai televisiohuumorin katselulla. Mikä parasta, apu löytyy helposti, lukemista kun on aina saatavilla.

Sanasto karttuu

Kirjoitettu kieli on ylivoimaisesti suurempi uusien sanojen lähde kuin puhuttu. Erot lasten sanavaraston runsaudessa voi johtaa suoraan siihen, miten paljon he altistuvat erilaisille teksteille, vakuuttavat lukemisen tutkijat Anne Cunningham ja Keith Stanovich.

Tiuhimmin uutta sanastoa kohtaa tieteellisten julkaisujen tiivistelmissä: tuhatta sanaa kohti harvinaisia on peräti 128. Sanoma- ja aikakauslehdissä harvinaisten sanojen tiheys nousee yli 65:n ja aikuisten kirjoissa yli 50:n.

Lastenkirjakin voittaa sanaston monipuolisuudessa televisio-ohjelman mennen tullen. Lapsilukija kohtaa kirjassa yli 30 harvinaista sanaa tuhatta kohti, kun aikuisten telkkariviihdettä katsoessa niitä tulee vastaan 23 ja lastenohjelmissa 20.

Juttelukaan ei pahemmin kartuta sanavarastoa. Aikuispuhe sisältää vain 17 epätavallista sanaa tuhatta kohti.

Syntyy omia ajatuksia

Ihmisen aivoja ei ole ohjelmoitu lukemaan. Kun taito kehittyi 5 500 vuotta sitten, näkemiseen, kuulemiseen, puhumiseen ja ajatteluun rakentuneet alueet alkoivat tehdä uudenlaista yhteistyötä.

Nyt olemme jälleen uudenlaisen lukukulttuurin alussa. Verkkolukeminen on tullut jäädäkseen, ja jotkut pelkäävät, että tyhmistymme, kun totutamme aivomme ärsyketulvaan ja pikaselailuun netissä. Tiedonvälitys on lisääntynyt räjähdysmäisesti mutta niin myös häly.

Syventyvän lukemisen kohtalosta kantaa huolta professori Maryanne Wolf Tufts-yliopistosta. Tapaa näet kannattaisi vaalia. Aivokuvaukset paljastavat, että paneutuva lukija käyttää laajasti molempia aivopuoliskojaan. Hän ei vain vastaanota kirjoittajan sanomaa vaan vertaa sitä aiemmin hankkimaansa tietoon, erittelee sitä ja rakentaa omaa ajatteluaan. Pintalukijalla ei tähän ole aikaa.

Mikko Puttonen on Tiede-lehden toimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 12/2012 

Täysin raittiiden suomalaisnuorten osuus on moninkertaistunut vuosituhannen alusta.

Nuoruus raitistuu, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan.

Nuorten alkoholin käyttö kasvoi vuoteen 1999, joka oli myös kaikkein kostein vuosi. Silloin vain joka kymmenes yhdeksäsluokkalainen ilmoitti, ettei ollut koskaan käyttänyt alkoholia.

Sittemmin täysin raittiiden osuus on moninkertaistunut, ilmenee vuoteen 2015 ulottuneesta eurooppalaisesta, nuorten päihteidenkäyttöä käsittelevästä Espad-tutkimuksesta.

Jopa muut eurooppalaiset jäävät jälkeen. Suomessa täysin raittiita 15–16-vuotiaista nuorista on joka neljäs, kun Euroopassa heitä on keskimäärin joka viides.

Terveyden ja hyvinvoinnin laitoksen THL:n erikoistutkija Kirsimarja Raitasalo kollegoineen on ­koettanut tunnistaa niitä nuoruuden muutoksia, jotka voisivat selittää humalan hiipumista.

Ratkaisevaa näyttää olleen ainakin se, että alaikäisten on yhä vaikeampi saada alkoholia. Nykynuoret kokevat sen selvästi hankalammaksi kuin aiemmat ikäpolvet.

Kauppojen omavalvonta on osaltaan tehonnut. Kassoilla kysytään kaikilta alle 30-vuotiaan näköisiltä papereita.

Vanhemmat ja muutkin aikuiset ovat tiukentaneet asenteitaan nuorten juomiseen.

”Tietoisuus alkoholin haitoista on ehkä lisääntynyt. On tullut paljon tutkimustietoa esimerkiksi siitä, miten alkoholi vaikuttaa nuorten aivojen kehitykseen”, Raitasalo pohtii.

Nuorten omakin maailma on muuttunut toisenlaiseksi. Älylaitteet, pelit ja sosiaalinen media kyllästävät arkea. Pussikaljoittelu joutuu kilpailemaan monen muun kiinnostavan ajanvietteen kanssa ja on ehkä osittain hävinnyt niille.

Juovuksissa olemisesta on ehkä tullut myös tyylirikko. Nuoret eivät enää näytä arvostavan kännissä örveltämistä.

Kysely

Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Neutroni
Seuraa 
Viestejä25798
Liittynyt16.3.2005

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

Käyttäjä4809 kirjoitti: Eiköhän syy ole -90 luvulla alkaneen laman menetetyt työpaikat ja samalla supistettu koulutus, minkä seurauksena vuodestä -99 alkaen vanhemmilla ei enää ole ollut niin paljon rahaa annettavaksi nuorisolle. Sekä myös nuorisolle soveltuvien työpaikkojen vähentyminen ja samaan aikaan tapahtunut kohtuuton vuokrien nousu, vasinkin pääkaupunkiseudulla. En tiedä, mutta en usko rahaan. Esimerkiksi kilju, 10 % juoma joka maksaa joitain senttejä litralta, tuntuu olevan...
Lue kommentti
molaine
Seuraa 
Viestejä1189
Liittynyt3.8.2011

Viikon gallup: Mikä mielestäsi raitistaa nuoria?

En kyllä usko, että rahalla on iso merkitys ja veikkaan, että käytettävissä olevat rahat on vain kasvaneet, jos verrataan vaikka omaan nuoruuteen. Ei viina suomessa ole niin kallista, etteikö köyhälläkin olisi varaa dokailla. Oma junnu ei läträä lainkaan viinan kanssa. Iso osa kavereistakaan ei, vaikka osa ilmeisesti jonkin verran lipittelee. Kyllä nuorten asenteet on mielestäni muuttuneet ihan selkeästi. Ehkä alkoholipolitiikka on toiminut? Kotoa ei meillä kyllä tällaista ole opittu...
Lue kommentti

Panterarosa: On selvää, että "Partitava kisaa kurupati-kuvaa" ei oikein aukene kehitysmaalaisille N1c- kalmukinperseille.