கதைப்போமா அறிவியல் 16: மனிதனின் அடுத்த பாய்ச்சல்!

உணவு, உடை, உறைவிடம் என்ற இந்த மூன்று அடிப்படைகளுக்கும் உதவியாக இருக்க மனிதனுக்கு தேவைப்பட்டது, இயந்திரங்கள். மொழி, கலை, இலக்கியம், இசை என மற்ற எல்லா படைப்புகளுக்கும் முன்னால் தொடர்ந்து புதுமையாக உருவாக்க மனிதன் இன்று வரை முயன்று கொண்டிருப்பது இயந்திரங்களையே.

பாறையில் இருந்து உடைத்தெடுத்து செதுக்கிய கல் துண்டுதான் மனிதன் உருவாக்கிய முதல் இயந்திரமாக இருந்திருக்க வேண்டும். வேட்டையாடிய மிருகத்தை துண்டாக்கவும், அதன் தோலை பயன்படுத்தி ஆடையாகப் பாதுகாத்துக் கொள்ளவும் என முப்பதாயிரம் ப்ளஸ் வருடங்களுக்கு முன்னிருந்த கற்கால வாழ்க்கையில் இயல்பாக உருவாக்கப்பட்ட அந்தக் கூர் கல் ஆயுதத்தில் இருந்து இன்று வீட்டை சுத்தம் செய்யும் ரூம்பா ரோபாட் வரை இயந்திரங்களின் வளர்ச்சி நாகரிகத்தின் வளர்ச்சிக்கு சமமானது எனச் சொல்லலாம்.

அறிவியல் கோட்பாடுகள் கண்டறியப்பட்டு வெளிவர, இயந்திரங்களின் தன்மைகளும், செயல்திறன்களும் அதிகரித்துக்கொண்டே வந்தன, வருகின்றன. தண்ணீர்த் தொட்டியில் குளிப்பதற்காக அமர்ந்தபோது கண்டறிந்த மிதவை விதி அடிப்படையில்தான் கப்பல் என்ற இயந்திரத்தின் கட்டுமானம், அதைச் சார்ந்த போக்குவரத்து என்பது உருவானது என்பதை தொடரின் முந்தைய கட்டுரை ஒன்றில் பார்த்தோம். மின்னலில் மின்சாரம் இருக்கிறது என்பதை கண்டறிந்தவர் பெஞ்சமின் ஃபிராங்ளின் என்றாலும், காந்தப்புலம் வெட்டப்படும்போது மின்சாரத்தை உருவாக்கலாம் என்ற கண்டுபிடிப்பால்தான் மோட்டார் என்ற இயந்திரம் உருவானது.

இயந்திரங்களில் இரண்டு வகைகள் : கிடைக்கும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்தி, தொடர்ந்து மாறிக்கொண்டே இருக்கும் தன்மை கொண்டவை அனலாக் இயந்திரங்கள். தகவல் வடிவத்தை வரையறுக்கப்பட்ட தொடர்களாக மாற்றி பரிமாறும் வலிமை கொண்டவை டிஜிட்டல் இயந்திரங்கள்.

சில உதாரணங்களைப் பார்க்கலாம். முட்கள் கொண்ட சுவர்க் கடிகாரம், காய்ச்சல் பார்க்கப் பயன்படும் தெர்மா மீட்டர் போன்றவற்றை அனலாக் இயந்திரத்துக்கு உதாரணமாகச் சொல்லலாம். மணி மற்றும் நிமிடத்துக்கான முட்கள் நகர்வதால் சுவர்க் கடிகாரம் அனலாக் என்பது புரிகிறது. ஆனால், இப்போதிருக்கும் தெர்மா மீட்டர்கள் டிஜிட்டல் வடிவில்தானே வெப்ப அளவைக் காட்டுகின்றன என்கிற கேள்வி எழலாம். கடத்தப்படும் வெப்பம் என்பது மாறிக்கொண்டே இருக்கும் அலகு. அதனால், அதைத் தொடர்ந்து பதிவு செய்யும் இயந்திரம் அனலாகாகவே இருக்க முடியும்.

நம் கையில் இருக்கும் அலைபேசியின் சேமிப்புப் பெட்டகம் டிஜிட்டல் இயந்திரத்துக்கு நல்ல உதாரணம். குறுஞ்செய்தி, ஒளிப்படம், காணொலி என எதைச் சேமித்து வைத்தாலும், பூஜ்ஜியம், ஒன்று என்பதனாலான ‘பைனரி’ என்கிற வரையறுக்கப்பட்ட வடிவில்தான் சேமிக்கிறது. ஆக, அனலாக் இயந்திர இயக்கத்தின் சமிக்ஞை தொடர்ந்து வளைவாக மாறியபடி அலையாக இருக்கும். அது ‘sine wave’ என்றழைக்கப்படுகிறது. டிஜிட்டல் இயந்திரத்தின் சமிக்ஞை கோட்டு வடிவில் அமைந்திருக்கும். தரையில் படும்படி இருந்தால் அது பூஜ்ஜியத்தையும், தரைக்கு மேலே இருந்தால், அது ஒன்றையும் குறிக்கும்படி இருக்கும் இந்த சமிக்ஞை அலைகளை ‘square wave’ வகையறாவில் சேர்க்கலாம்.

கணினி இயந்திரங்களை இயக்கும் மைக்ரோபிராசசர் வந்த பிறகு அனலாக் இயந்திரங்கள் டிஜிட்டலுக்கு மாறும் தொழில்நுட்ப மாற்றம் நிகழ ஆரம்பித்தது. தொலைக்காட்சி என்கிற இயந்திரம் முதலில் அனலாக் வடிவில்தான் இருந்தது. அனுப்பப்படும் ஒலி, ஒளி சமிக்ஞைகளை பெற்றுக்கொண்டு மாற்றுரு செய்து நமக்குப் பார்க்கவும் கேட்கவும் செய்வதில் அனலாக் தொழில்நுட்பம் பயன்பட்டது. மைக்ரோபிராசசர்களால் இதைச் சிறப்பாகச் செய்ய முடியும் என்பதாலும், அனுப்பப்படும் சமிக்ஞைகள் வரையறுக்கப்பட்ட டிஜிட்டல் வடிவில் இருப்பது அலைக்கற்றை மேலாண்மைக்கு சிறப்பாக இருக்கும் என்பதாலும் தொலைக்காட்சி இயந்திரங்களின் வடிவமைப்பு முழுக்க டிஜிட்டலாகவே மாறிவிட்டது.

ஆனால், எல்லாவற்றையும் டிஜிட்டல் வடிவில் மாற்றுவது என்பது சாத்தியமில்லை. உதாரணமாக, ஏர் கண்டிஷன் இயந்திரம். அதைக் கட்டுப்படுத்தும் ரிமோட்டுடன் இடைபட இருக்கும் பகுதி டிஜிட்டல் வடிவிலானது என்றாலும், அதற்குள் இருக்கும் Evaporator, Compressor போன்றவை அனலாக் வகை இயந்திரங்களே. கார், கேமரா போன்ற பல இயந்திரங்களும் இந்த வகையைச் சாரும்.

ஏன், நம் உடலே அனலாக்-டிஜிட்டல் இரண்டையும் கலந்து செய்த இயந்திரமே. கணினி இயந்திரம் செய்யும் பைனரி வடிவில் சேமிப்பது போல நம் மூளை தகவல்களை சேமிப்பதில்லை என்றாலும், தகவல்களைப் பரிமாறும் நியூரான்கள் பைனரி வடிவில் கடத்துகின்றன என்பது வியப்பான செய்தி. அமர்வது, நடப்பது, ஓடுவது, உறங்குவது என உடலின் பல்வேறு தசைக்குழுக்களை இயக்குவது அனலாக் அடிப்படையில்தான்.

அடிப்படை சமிக்ஞை என்பதைத் தவிர்த்து, பொறியியல் வடிவமைப்பு என வந்துவிட்டால், டிஜிட்டல் வகையில் இயங்கும் இயந்திரங்கள் அசையாமல் இருப்பதையும், அனலாக் என்றால் ஏதோ ஒரு வகையான அசைவு இருப்பதையும் பொதுவாகப் பார்க்கலாம். இயந்திரங்களில் இருக்கும் அசையும் பகுதிகள் பொறியியல் வடிவமைப்பாளர்களுக்குப் பெரும் சவாலைக் கொடுப்பவை. தொடர்ந்த உராய்வினால் வரும் தேய்வு, தீப்பற்றிக்கொள்ளும் சாத்தியக்கூறு எனப் பல இடர்களைச் சிந்தித்தாக வேண்டும். நிரந்தரமான பகுதியாக வடிவமைக்கப்படாமல், தொடர்ந்து புதுப்பித்துக் கொண்டே இருக்கும் வகையில் இந்தப் பாகங்களை அமைத்தால் எவ்வளவு சிறப்பாக இருக்கும்? அதற்கான சாத்தியக்கூறும் வந்துவிட்டது.

பிரிட்டனில் இருக்கும் நியூ சவுத் வேல்ஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் பணிபுரியும் பேராசிரியர் காலாண்டர்-ஷாடே என்கிற ஆராய்ச்சியாளரின் கண்டுபிடிப்பு இதைச் சாத்தியமாக்கியிருக்கிறது. கேலியம் (Gallium) என்கிற தனிமத்தின் கலவையைப் பயன்படுத்தி பாகங்களைத் தயாரிப்பதன் மூலம் அவை உருகி மீண்டும் உருவாகிவிடும் தன்மையைக் கொண்டவையாக மாறும் என்பது இந்த ஆராய்ச்சியில் நிரூபணமாகியிருக்கிறது. குமிழ் வடிவில் இருக்கும் இந்த நீர்ம உலோகத்தின் பயன்பாடு, விரைவில் இயந்திரங்களின் தயாரிப்பையும், பயனீட்டையும் பெருமளவில் மாற்றக்கூடும்!

https://www.facebook.com/LetsTalkSTEM என்கிற ஃபேஸ்புக் பக்கத்தில் தொடர் பற்றியும் எதை அலசலாம் என்பதையும் பதிவிடலாம். 1 (628) 240-4194 என்கிற வாட்ஸ் அப் எண்ணிலும் அனுப்பலாம்.