От катодных трубок к оптическим компьютерам минуя транзисторы.

[Янус]

В общем, данная задумка посетила меня после прочтения парочки старых тем, с фотонными технологиями. 
В данной версии истории люди так и не перешли от  электронно-лучевые приборов к использованию транзисторов и микроэлектроники(возможно это из-за иного исхода или отсутствия в данной версии ВМВ). Вместо этого в 1950-1960 началось активное применение и развитие фототранзисторов и различных (фоторезисторов, фотодиодов, фототиристоров и т.д. Из-за чего во в обиход вошли именно Оптические компьютеры(где вместо электричества источником информации были фотоны). Вместо бурного развития электроники, началось активное развитие фотоники и оптики. Фотоэлектроника, фотомеханика, а за ними подтянулись (как это часто бывает) биофотоника. 
Думаю, вместо кремния и полупроводников главным ресурсом станет поиск и создания различных фотонных кристаллов с наиболее гибким показателем преломления. 
В культуре и искусстве во всю начали бы использовать различные неоны, лазеры, фотодиоды и все в этом духе. 
Если подумать о будущем то возможно появления первых оптических нейронных сетей и применение оптогенетики для создания связи между мозгом и внешним приемником. 
В общем, как по вашему могло бы идти развитие эдакого фотопанка

 

[Rewolfer]

Есть еще силовая электроника, ну те же блоки питания например, и всевозможные стабилизаторы, регуляторы. Так что совсем без транзисторов не обойтись. Иными словами оптикой можно передавать информацию, а энергию передать по оптике довольно сложно.

[sanitareugen]

Реальная оптическая развязка. 4 транзистора на оптопару.

[Янус]

Есть еще силовая электроника, ну те же блоки питания например, и всевозможные стабилизаторы, регуляторы. Так что совсем без транзисторов не обойтись. Иными словами оптикой можно передавать информацию, а энергию передать по оптике довольно сложно.

С этим сложно. Но как мне видеться какие могли быть пути на ранних этапах. Основной твердой силовой электроники стало создание тиристора. Однако существует еще так сказать фотонный аналог фототиристор, выполняющий тужу полупроводниковую функцию. Передача энергии возможна и по оптоволокну(данная технология уже существовала на тот момент). Хранить энергию в виде света вряд ли получиться(по крайней мере я такого не знаю), но так ли важно в каком виде храниться энергия.

[Янус]

Реальная оптическая развязка. 4 транзистора на оптопару.

Существует технология оптического транзистора, где электроны заменяют фотоны. Не уверен насколько развита данная технология, но могу предположить, что за неимением аналога она бы приобрела бы большее распространие.   

[maxab]

Не уверен насколько развита данная технология

эту технологию мучают уже лет сорок-пятьдесят. но особых прорывов пока нет, скорость оптических затворов пока гораздо ниже, чем скорость электрических. И это с учетом того, что 90% этих разработок идет на деньги военных, которым очень хочется получить блоки управления, защищенные от ЭМИ воздействия.

[sanitareugen]

Читаем по ссылке:

Было предложено несколько схем для реализации полностью оптических транзисторов.  Во многих случаях подтверждение концепции было продемонстрировано экспериментально. 

Переводим. Придумали много идей, больше чем у раввина из анекдота. Большинство бумажные, некоторые воплотили "в железе", и даже заработало, как лабораторный прибор. Но не то, чтобы серийного, даже единичного реального применения не добились.

 

[maxab]

некоторые воплотили "в железе"

Ага, читал про одно такое воплощение...каждый оптический транзистор был размером с небольшую тумбочку... и жрал энергию как слон.

[sanitareugen]

Вообще, что можно расценить, как успех в создании оптических ЭВМ - это аналоговые. Скажем, EnLigth256 это аналоговый процессор. А для аналоговых ниша всё ещё есть, но мэйнстрим - цифровые. А тут главная трудность оптических ЭВМ неразрывно связана с их ожидаемым преимуществом. В силу принципа суперпозиции световые потоки не взаимодействуют, то есть нет проблем с наводками из-за взаимной ёмкости и т.п. Но раз они не взаимодействуют - как сделать управление световым пучком при помощи светового пучка? Надо использовать нелинейные элементы, а это значит, нужна достаточно высокая интенсивность потока энергии.

[sanitareugen]

Однако существует еще так сказать фотонный аналог фототиристор, выполняющий тужу полупроводниковую функцию.

Фототиристор - электрический прибор. Управляемый светом, но управляющий электричеством. Это очень полезная вещь, но не для предлагаемых задач. Он для коммутации высоких напряжений при больших токах с гальванической развязкой управляющей цепи от управляемой.

[VIR]

станет поиск и создания различных фотонных кристаллов с наиболее гибким показателем преломления. 

Фотонныый кристалл это материал с периодически меняющимся коэффициентом преломления. Гибкость здесь ни при чем. Лет 20-25 назад были в моде. Но ничего хорошего не получилось.

 

Размер любого оптического устройства примерно во столько же раз больше электронного во сколько длина волны света больше длины волны де Бройля для электрона. Нужна нам такая электроника?

 

Хотя вот интеграция электроники с оптикой в кремнии обсуждалась когда то. Но кремний не светит. Что замечательно для электроники но никуда не годно для оптики.

[Янус]

эту технологию мучают уже лет сорок-пятьдесят. но особых прорывов пока нет, скорость оптических затворов пока гораздо ниже, чем скорость электрических. И это с учетом того, что 90% этих разработок идет на деньги военных, которым очень хочется получить блоки управления, защищенные от ЭМИ воздействия.

Переводим. Придумали много идей, больше чем у раввина из анекдота. Большинство бумажные, некоторые воплотили "в железе", и даже заработало, как лабораторный прибор. Но не то, чтобы серийного, даже единичного реального применения не добились.

Но теоретически такая технология возможна? Да, тут люди обойдутся без бума вычислительных технологий и закона мура(то есть технологии будут развиваться неспешно как в том же мире фалаута до ядерной войны). 

[sanitareugen]

Теоретически возможна, но тут не то, чтобы на уровень рентабельности не вышли, тут и с технической реализуемостью не очень. Ну и крайне странно, чтобы, изучив свойства полупроводников (без чего 

фототранзисторов и различных (фоторезисторов, фотодиодов, фототиристоров и т.д

не будет, не сделали бы просто транзисторы и диоды.

[maxab]

Но теоретически такая технология возможна?

Возможна. Но даже сейчас старые электро-механические считалки 40-х превосходят современные экспериментальные оптические.

Не могу не привести цитату из книги "Вы разумеется шутите, мистер Фкйнман"

 

Еще одна проблема, с которой мне пришлось повозиться, выглядела так. Мы выполняли множество вычислений, используя для этого счетные машинки «Маршан». Кстати, чтобы дать вам представление о том, на что походил Лос-Аламос: в нашем распоряжении были эти самые машинки — обычные портативные калькуляторы с клавишами. Ты нажимаешь на клавиши, и калькуляторы умножают числа, делят их, складывают и тому подобное, но далеко не с такой легкостью, с какой это делается теперь. Это были устройства механические, они часто ломались, приходилось возвращать их производителю на предмет ремонта. И довольно быстро мы оставались вообще без калькуляторов. Некоторые из нас начали вскрывать их (чего делать не полагалось, поскольку в правилах значилось: «Если вы снимаете крышку калькулятора, мы не можем отвечать за…»). Ну так вот, мы вскрывали калькуляторы и понемногу учились чинить их, осваивая это дело все лучше и лучше, поскольку ремонт нам приходилось производить все более и более сложный. Разумеется, временами он оказывался нам не по зубам и мы отправляли калькуляторы обратно на фабрику, однако с простым ремонтом справлялись сами, и это позволяло не задерживать вычисления. Кончилось тем, что все эти калькуляторы чинил я, а еще один парень из наших мастерских занимался ремонтом пишущих машинок.

Так или иначе, мы пришли к выводу, что большая задача — попытка точно определить, что происходит при взрыве бомбы, сколько высвобождается энергии и так далее, — требует и бóльших вычислительных мощностей. И один из нас, умный малый по имени Стенли Френкель, сообразил, что эти расчеты, возможно, удастся выполнить на счетных машинах компании IBM. IBM выпускала тогда счетные машины для деловых приложений — суммирующие устройства, называвшиеся табуляторами и позволявшие составлять таблицы суммарных данных, плюс умножители, работавшие на перфокартах — такая машина считывала с перфокарты два числа и перемножала их. Существовали также устройства для сопоставления чисел, их сортировки и тому подобного.

Так вот, Френкель разработал остроумную программу. Если мы разместим в одной комнате достаточное число таких машин, то сможем обрабатывать перфокарты циклически. Всякий, кто занимается сейчас числовыми расчетами, легко поймет, о чем я говорю, однако для того времени создание чего-то вроде поточной линии счетных машинок было большой новостью. Обычно мы продвигались вперед шаг за шагом, производя все расчеты самостоятельно. А тут получалась совсем другая схема — ты используешь сначала сумматор, потом умножитель, потом опять сумматор и так далее. В общем, Френкель разработал такую систему, заказал машины в IBM, и мы получили удобный метод решения наших задач.

Для поддержания этих машин в рабочем состоянии нам требовался ремонтник. У военных таковой имелся, и они раз за разом присылали его к нам, однако он вечно появлялся с опозданием. А мы постоянно работали в большой спешке, старались сделать все как можно быстрее. В данном случае, мы разработали программу вычислений — перемножаем такие-то числа, потом выполняем такую-то операцию, потом вычитаем то-то из того-то. Программу-то мы разработали, а вот машин для ее тестирования у нас все еще не было. Мы выделили помещение под «вычислительный зал», посадили туда многое множество девушек. У каждой имелся свой «Маршан» — у той умножитель, у этой сумматор. Одна из девушек возводила числа в третью степень — вся ее работа сводилась в тому, чтобы получить куб числа и передать результат другой девушке.

Мы повторяли этот цикл несколько раз, пока не отладили программу. И обнаружили, что по сравнению с прежней методой, при которой все расчеты выполнял один человек, скорость их возросла черт знает в какое число раз. Она оказалась примерно равной той, что прогнозировалась для машин IBM. Вся-то и разница была в том, что машины IBM не уставали и могли работать в три смены. А наши девушки спустя какое-то время все-таки выдыхались.

В общем, программу мы отладили, а тут поступили и заказанные машины — машины, но не ремонтник. Это были самые сложные машины того времени и поставлялись они частично разобранными — со множеством проводов и чертежей. Ну и мы — Стен Френкель, я и еще один наш сотрудник, — взялись собирать их самостоятельно, что было сопряженным с немалыми сложностями. Главная из них состояла в том, что к нам то и дело заявлялся кто-то из больших начальников и говорил: «Вы непременно что-нибудь сломаете!».

Так или иначе, машины мы собрали и оказалось, что одни из них работают, а другие нет — из-за ошибок при сборке. В конце концов, возясь с одним из не заработавших умножителей, я обнаружил, что одна из его деталей погнута, однако разгибать ее не решился — вдруг сломается. Нам же все время твердили, что мы можем испортить машину непоправимым образом. Когда ремонтник, наконец, приехал, он исправил допущенные нами ошибки и все машины заработали. Кроме того самого умножителя. Ремонтник провозился с ним целых три дня.

Я пришел к нему и сказал:

— Знаете, я заметил вот тут погнутую деталь.

А он:

— Ну конечно! Так вот оно что! Деталь погнута! Всего-то и дел!

Что же касается мистера Френкеля, который все это затеял, то он заразился болезнью, известной сейчас каждому, кто работает на компьютере. Очень серьезная болезнь, здорово мешающая работе. Недостаток компьютеров состоит в том, что с ними можно играть. Чудесные же машины. У них столько всяких кнопок, переключателей — с четным числом ты делаешь то, с нечетным это, — и кончается все тем, что ты начинаешь делать с помощью компьютера вещи все более сложные, если, конечно, у тебе для этого хватает ума.

И спустя некоторое время вся наша система засбоила. Френкелю ни до чего не было дела, он перестал руководить кем бы то ни было. Работа шла очень, очень медленно, а он сидел в машинном зале, пытаясь придумать, как можно заставить один-единственный табулятор автоматически рассчитывать и распечатывать арктангенс Х, — и придумал — табулятор распечатывал колонки цифр, а затем — трах-бах — автоматически выполнял интегрирование, рассчитывал арктангенсы, печатал их таблицы и все за одну операцию.

Пользы от этого не было ровно никакой. Таблицы арктангенсов у нас имелись и так. Однако, если вы когда-либо работали с компьютером, вам эта болезнь хорошо известна — чистое наслаждение, которое испытывает человек, обнаруживший, сколь многое он способен сделать. Френкель был одним из первых, заразившихся ею людей — бедняга, придумавший всю нашу систему.

Изменено 13 Jun 2023 пользователем maxab

[Янус]

Теоретически возможна, но тут не то, чтобы на уровень рентабельности не вышли, тут и с технической реализуемостью не очень.

Возможна. Но даже сейчас старые электро-механические считалки 40-х превосходят современные экспериментальные оптические.

Ладно. А что если поставить вопрос иным образом. 

Можно поставить два основных вопроса. Как бы развивался мир при имеющихся условиях в направлении оптики и фотоники, но без перехода на электронику(допустим из-за электромагнитной бури или вообще из-за вмешательства ИЛМ). Даже если это приведет к остановке технического развития. 

И наоборот, как бы мог выглядеть мир, если бы(допустим люди нашли некий недостаниум или помогли теже ИЛМ) удалось создать фотонный аналог транзистора и иных технологий. 

[Vasilisk]

из-за электромагнитной бури

 

Экранирование и прочие защиты несравнимо проще и дешевле, чем фотоника. Разве что —

 

вообще из-за вмешательства ИЛМ

[Роман Тишулин]

Напомнило данную тему: http://fai.org.ru/forum/topic/28810-mir-fotopanka/?page=1 

Вообще как по мне идея интересная и её можно было развить. 

[Янус]

Разве что —

Ну на этом и остановимся

[Янус]

Напомнило данную тему: http://fai.org.ru/forum/topic/28810-mir-fotopanka/?page=1 

Спасибо за ссылку)

[Янус]

С вашего позволения я предложу свой(примерный) вариант развития событий.

20 век

Без открытия транзисторов и развития электроники, весь двадцатый век застрял на технологии вакуумных трубок(да, да, как в фалауте). Твердотельная электроника в этом мире не получила своего развития.

Из чего следует. Компьютеры намного примитивней, занимают куда больше места и потребляют куда больше энергии, из-за чего не столь распространены.

Зато телевидение, радио развиваться почти также активно как в РИ.

В этой реальности не было закона Мура и активного развития технологий как в реальной истории из-за отсутствия необходимых вычислительных мощностей. Так что жизнь среднестатистического человека в начале и в конце века почти не отличалась.

Атомная энергетика как мне видеться также была куда мнее развита, ибо невозможно было передать множество задач на автоматику(точнее это требовало куда больше ресурсов, из-за чего количество АЭС было бы куда меньше).

Космическая гонка? Сомневаюсь. Даже если и можно было бы создать ракету способную преодолеть первую космическую, то вот создать небольшой и продуктивный спутник? Вряд ли.

Автоматики в данном мире вообще было бы куда меньше и множество работ, что в нашей истории исчезли (вроде тех же телефонисток), тут бы сохранились. Заводы также напоминали первые заводы Форда с армией рабочих.

Из чего как мне кажется СССР не подошел бы к 20 веку в столь плачевном состоянии как в реальной истории(без трат на космическую гонку, без Чернобыля, да и не было бы дикого отставания от остального мира). Впрочем, как мне кажется, оттепель и переход к рыночной экономике продолжился бы.

Зато активно развивались бы лазерные технологии, оптоволокно, оптоэлектроника, и т.д. Хотя о тех скоростях, что были с развитием микроэлектроники в нашей истории не идет и речи. Так… по открытию раз в десятилетие лет.

21 век

Чисто на вскидку, но что произошло в РИ в 50тых, с электроникой тут бы могло научатся с фотоникой только в первом десятилетии 21 века.

Развитие в нелинейной оптике и полупроводниковых лазерах, позволили создать вычислительные устройства на основе фотонной логики.

Тут могло и начаться развитие различных информационных носителей(например тут вполне могли бы дать ход голографический многоцелевой диск) и новых средств коммуникации(интернет на основе оптоволокна и лазеров).

В обиход вполне могли войти различные голограммы.

Так что и космонавтика могла активно начаться только к середине 21 века....

Хм... только щас понял, что практически начал описывать концепт предложенный товарищем  Mexanik

 

 

Время: Ориентировочно - 2020-2040 годы. Имеется в виду не само время, а наиболее близкий период истории.

Место: Страны западного образца и ближайшие к ним восточные (та же Япония).

Технологии: Лазеры, голограммы, неоновая реклама, оптические компьютеры, мощнейшие телескопы и микроскопы, фотонный Интернет, разнообразные высокотехнологичные реакторы и аккумуляторы. Огромные мощности совмещаются с хорошим КПД, всюду ставятся лазерные микропроцессоры и другие вычислительные системы. Тем не менее, в военной сфере всё так же популярны огнестрельное и ракетное оружие и взрывчатка. Распространены карманные компьютеры, фотоаппараты и прочие гаджеты. День от ночи отличается лишь наличием яркого пятна на небе - при обилии вывесок даже фонари оказываются ненужными.

Развитие: Застой на зыбкой границе новой волны великих открытий. При грамотном ведении политики эту границу можно сдвигать неопределённо долго, подкидывая человечеству одну "сенсацию" за другой.

Уровень жизни: Высокий, социальное неравенство не вызывает особых неудобств у большинства населения.

Общество: Крайне разнообразное: огромное количество субкультур, подражание, стремление "выделиться из толпы" - как в РИ, но в виде концентрата.

Политика: Основана на иллюзиях и промывке мозгов. Повсюду - яркая анимированная реклама, развита пропаганда и политкорректность, вычислительные системы в этом очень помогают. Цель государства - максимально нагрузить зрение простых обывателей, предоставить им яркие зрелища и контролировать их за этот счёт, преследуя рандомные интересы: от наращивания собственной мощности за счёт потребительской экономики до предотвращения бунтов. Отношения между государствами могут быть самыми разными - как заключение союзов, так и жесточайшая конкуренция, хотя наличие крупных международных организаций обязательно: это отличный способ объединять большие количества людей, прикрываясь, к примеру, спасением редких видов животных или развитием космической программы.

Настроение в обществе: В основном - стабильно-восторженное. Средний обыватель хорошо одет, сыт, может себе позволить проводить свободное время по вкусу и со всех сторон окружён рекламой разнообразнейшего толка, от торговой до социальной. Широкое распространение миниатюрных устройств, постоянно совершенствующихся, способствует этому. Под маской скорого скачка вперёд прячут намеренную стабильность (что, впрочем, ничего не исключает). В случае с покорением космоса - идеально, но и без него есть варианты. Кроме того, очень популярны всяческие мистические штуки - гороскопы, шоу экстрасенсов и различные секты, иные из которых могут спонсироваться непосредственно государством, ибо опиум для народа.

Примечательные персонажи: Харизматичные лидеры стран и организаций (работа такая, мир такой), бунтующие представители среднего класса (многие - показушно), вероятно среди представителей СМИ тоже найдутся те, кто откроет тёмную сторону системы, заботливо спрятанную за ширмочкой. А вот учёные, какими бы гениальными они ни были, могут сыграть только в одном случае: если они совершат открытие, ставящее с ног на голову существующий порядок, если только это открытие не укрепляет систему ещё больше.

Сравнение с другими жанрами: Некий сплав утопии и антиутопии, близкий к киберпанку, однако со многими чертами современного стимпанка. Очень похож на начало настоящего XXI века, развивающегося одним из возможных направлений.

[sanitareugen]

То, что Вы хотите - не альтистория, а альтфизика.

[Роман Тишулин]

То, что Вы хотите - не альтистория, а альтфизика.

Почему физика? ИЛМ, возможно. Но физикой то, что ни так? 

[seg49]

То, что Вы хотите - не альтистория, а альтфизика.

С точки зрения технологии (производство)  "фотонная электроника"  и "электронная  электроника "  одно и тоже НО:

1. Первая требует более   дорогих материалов

2. Первая требует более   дорогого промышленного оборудования

[Янус]

1. Первая требует более   дорогих материалов 2. Первая требует более   дорогого промышленного оборудования

Хм... выходит в данном случае куда важней будет не развитая техническая база, а возможность добывать и экспортировать нужные материалы? 

[prostak_1982]

Атомная энергетика как мне видеться также была куда мнее развита, ибо невозможно было передать множество задач на автоматику(точнее это требовало куда больше ресурсов, из-за чего количество АЭС было бы куда меньше).

Космическая гонка? Сомневаюсь. Даже если и можно было бы создать ракету способную преодолеть первую космическую, то вот создать небольшой и продуктивный спутник? Вряд ли.

Разработчики стержневых ламп смотрят на вас с удивлением.

Более того, вакуумные технологии намного более устойчивы к ионизирующим излучениям, чем твердотельные приборы.

Автоматики в данном мире вообще было бы куда меньше и множество работ, что в нашей истории исчезли (вроде тех же телефонисток), тут бы сохранились.

АТС появились еще в 20-е годы.

Заводы также напоминали первые заводы Форда с армией рабочих.

А в чем на заводах 20-го века состояла мегаавтоматизация, требующая только твердотельной электроники?

Зато активно развивались бы лазерные технологии

Прорыв в развитии лазерных технологий, как раз, дали твердотельные источники когерентного излучения. Нет обширных исследований полупроводников - нет лазеров.

 

А развитие фотолитографии дает возможность совершить прорыв в микровакуумных технологиях, которым обещают заметное место в ближайшие 10-20 лет.