2010 Азбука наноэлектроники

Предисловие к будущей книге...

Не знаю, как Вы, уважаемый читатель, а я, как и все дети, начал свою «разумную» жизнь с изучения азбуки. А уже потом читал книжки. Часто запоем. Увлечением в детстве и юности было брать и листать книжки на стеллажах в библиотеке. Мог это делать чуть ли не целыми днями… Если только не позовут поиграть во дворе в футбол!

Теперешние дети и школьники с увлечением «листают» Интернет. Некоторые с интересом читают про фантастические возможности нанотехнологий и наноэлектроники. Мечтают иметь собственного наноробота или наноплэйер с неограниченной памятью… Но понимают ли они, что это такое? Знают ли азбуку нанотехнологий и наноэлектроники? Насчет нанотехнологий – возможно знают. Есть такая, недавно изданная «Азбука нанотехнологий» [1].

А вот «Азбуки наноэлектроники» нет. А ведь нужна, однозначно. Может, типа книги моей юности Е. Айсберг «Радио?... Это очень просто!»[2] . Книга была издана в СССР в 1967 году довольно большим тиражом в 200.000 экземпляров, 27 раз издана во Франции и переведена на 14 языков. Так что можно попытаться поискать эту книгу и даже найти. По этой книжке я (читая увлекательные беседы главных героев Любознайкина и Незнайкина), будучи старшеклассником, изучал азбуку радиоэлектроники.

Наверное чтение книжки Айсберга помогло мне сделать свой первый работоспособный приемник, поступить в вуз и даже стать одним из преподавателей кафедры «Микро- и наноэлектроника» известного физического университета – МИФИ . Конечно, можно было бы попробовать продолжить беседы Любознайкина и Незнайкина и про наноэлектронику. Правда, это намного сложнее – писать занимательные и «азбучные» диалоги, чем то, что увидит читатель в этих «азбучных» рефератах студентов МИФИ. Возможно, беседы про наноэлектронику появятся когда-нибудь в будущем?

Вторая книга [3] тоже повлияла на мою судьбу, и заслуживает того, чтобы процитировать «кусочек» предисловие к ней. Тем более, что цитата вполне подойдет и для книги про наноэлектронику. Итак, эта книга начинается так [3]:

«Всякая развивающаяся  наука нуждается в молодых энтузиастах, влюбленных в нее и готовых посвятить ей свою жизнь. Такие влюбленные энтузиасты наверняка есть среди учащейся молодежи. Но наука – Особа весьма серьезная и требовательная. Ей одной влюбленности мало. Она хочет иметь среди своих поклонников только тех, кому может ответить взаимностью.

А для этого поклонники должны обладать вполне определенным «джентльменским набором достоинств.
Спрашивается, как найти таких молодых людей среди миллионов школьников?

Аналогичные трудности испытывает и другая сторона. Не секрет, что молодой человек, кончающий школу, плохо знает себя и свои возможности и зачастую не может решить, в какую из многих Прекрасных Дам он влюблен по настоящему: в юную многообещающую Биологию или в переживающую вторую молодость Физику? А может быть, в старую как мир, но вечно прекрасную Математику или в обновленную Химию?».

Дополним этот список фантастически привлекательной тинэйджеркой с переменчивым характером и непредсказуемым, но впечатляющим будущим! Читатель, Вы еще не влюблены в Наноэлектронику?

Процитированная книга написана в 1969 году К.Н. Мухиным и называется «Занимательная ядерная физика». Любопытно, что далее в «Занимательной ядерной физике» объясняется то, как влюбленным помочь встретиться:

«Одним из способов решения задачи о взаимном поиске предмета поклонения является книга, написанная представителем одной стороны в адрес другой».

Именно так! Вот и эти рефераты студентов, составляющие «Азбуку наноэлектроники», написаны именно с этой целью – привлечь внимание к наноэлектронике. И к МИФИ тоже! Поскольку как раз в 1969 году после прочтения книги Мухина я в МИФИ и поступал. Поступил. И не жалею!

 В предисловии к «Занимательной ядерной физике» сформулированы требования к подобным книгам-завлекалочкам:

«Книга должна быть научной содержанию (т.е. освещающей современное состояние науки и проблемные вопросы), популярной по форме изложения (т.е. доступной для человека со средним и даже неполным средним образованием) и занимательной по стилю (т.е. интересно рассказывающей не только о великих открытиях, но и о повседневных буднях науки)».

Здорово сформулированы требования к популяризаторам и их творениям!

Удалось ли это студентам-популяризаторам наноэлектроники? Об этом судить читателю «Азбуки»!

Важно заметить, что наша «девушка», Наноэлектроника, удивительна тем, что включает в свои достоинства практически все достоинства других дам: строгость Математики, глубину Физики… Ну, а про то, что Наноэлектронка унаследовала лучшее от своей бабушки Электроники и мамочки Микроэлектроники, вообще можно не говорить.

В библиотеке автора рядом стоят две книги: «Основы микроэлектроники» профессора И.П. Степаненко (2000 г.) [4] и «Наноэлектроника» (2009 г., составители В.Е. Борисенко, А.И. Воробьева, Е.А. Уткина – преподаватели Белорусского государственного университета) [5]. По этим учебникам читаются лекции для студентов вузов как раз по специальности «Микро- и наноэлектронные технологии и системы». Что ж? Эти книги и, конечно, некоторые современные публикации в научных и популярных журналах и Интернет должны стать для авторов-студентов источниками научности для «Азбуки наноэлектроники»

Еще нужно сказать про книги Р. Пенроуза «Новый УМ Короля. О компьютерах, мышлении и законах физики» (2008 г.) [6] и, конечно, о книге «Об интеллекте» Дж. Хокинса (2007 г.) [7]. Возможно, пытливые читатели, изучающие «Азбуку наноэлектроники», захотят сами прочитать эти книги в оригинале? И правильно сделают, если их прочитают! Там они, по мнению автора, предисловия найдут много интересного, напрямую связанного с «Азбукой наноэлектроники».

И Пенроуза и Хокинса, по сути, интересует одни и те же вопросы: Что такое разум человека, что лежит в основе его функционирования и сознания человека? Может ли компьютер (или нечто другое) стать разумным, если использовать принципы работы человеческого мозга? Загадки сознания и ума человека – это загадки тысячелетий. Они притягивают. Они манят. Не избежали этого и Пенроуз и Хокинс . Вероятно, и вас, дорогие читатели, «поманит» магия «разумной» наноэлектроники и вы перейдете от «Азбуки» к чтению более серьезных книг. Возможно, вы тоже станете студентами МИФИ и будете изучать совсем не «азбучные» наноэлектронные истины…

 Еще несколько замечаний.

В прошлом при написании популярных изданий авторы придерживались нескольких традиций. Например, такой – раз труд относится к числу популярных, то в нем можно не делать ссылок на источники. И вообще, следует минимизировать список рекомендуемой литературы. Разнообразных публикаций (научных и научно-популярных изданий, статей в массовых журналах и газетах типа «Московский комсомолец», в Интернет, наконец) очень много. Особенно это касается нанотехнологий и наноэлектроники, учитывая «модность» этих направлений. Поэтому считается, что читатель в случае своей заинтересованности в предмете книге сам сумеет найти то, что ему нужно. По традиции в списке литературы должно быть только самое главное.

В этой «Азбуке наноэлектроники» студенты не стал придерживаться такого подхода. Наоборот. Каждая часть «Азбуки» сопровождается списком литературы, который разделен на три части: основная, дополнительная и профессиональная литература. Основная часть литературы – это действительно некоторый обязательный минимум, который поясняет исходный «азбучный материал», который студенты попытались превратить в занимательный. Вторая часть из ими и мною рекомендованного списка – это то, что студенты имеют или должны иметь на полках в своей личной технической библиотеки, осваивая специальность наноэлектронщика. В этих книгах, статьях из различных журналов, очевидно, есть много интересных подробностей и деталей, которые, может быть, не попали в статьи этой «Азбуку», но по-своему интересны.

Список книг, написанных профессионалами и не используемых пока студентами для учебы в МИФИ, по скромному мнению автора, тоже будет полезен. Может, найдется кто-то из читателей, захотевших углубиться в темы «Азбуки». И не только тогда, когда он уже станет студентом вуза, изучающим наноэлектронику. А раньше!

ще одна традиция, характерная для популярных изданий – это всяческое уклонение от использования в книгах математики, формул. Считается, что математика, формулы отпугивают читателя, что математика и ее формулы, теоремы и прочие премудрости для школьника малодоступны. Предполагается, что читатель будет просто пропускать «математизированные» разделы. Но вот автор «Занимательной ядерной физики» пишет в предисловии к своей книге:

«В книге довольно много формул и расчетов (которые всегда доступны старшекласснику ). Автор пошел на это сознательно. Настоящий физик не должен бояться математики . Физика – наука количественная, и подменять ее словами нельзя. Кстати, современный молодой человек, интересующийся физикой, это хорошо понимает. Один наш крупный ученый и хороший популяризатор рассказал как-то автору о своей встрече со школьниками – читателями его научно-популярной книги: школьники упрекали ученого за то, что в его книге слишком мало формул!».

Хотелось бы избежать таких упреков от читателей этой «Азбуки наноэлектроники». Тем более, что они сегодня обладают существенно большими возможностями, чем школьники еще лет 10-20 назад. В одном рекламном объявлении автор предисловия обратил внимание на такое утверждение: «С девчонками 6-7 лет уже можно ходить в магазины за одеждой, а с мальчиками – за компьютерами и техникой!»

Действительно, практически у каждого современного школьника на столе стоит персональный компьютер, вычислительная мощность которого существенно превышает мощность «старинного» суперкомпьютера Cray-1, который использовался для расчетов атомной бомбы. Каждый школьник в дисциплине «Информатика» изучает на уроках программирование и/или процессор электронных таблиц, например, MS.Excel. А, иногда, и приложения типа MathCAD или MatLab в физ.-мат. школах. Значит, сегодня любому школьнику доступно не только читать книгу с формулами с карандашом в руках, но и даже посчитать формулы. Можно провести вычислительный эксперимент на своем домашнем, например, «Intelinside», суперкомпьютере по формулам, приведенным в «Азбуке»! Наверняка, заинтересованные школьники так и сделают. И, может быть, даже получат свои оригинальные результаты в области наноэлектроники. Ничто этому не мешает!

Что ж с математикой все более-менее понятно. Студенты МИФИ «перекладывает» ее сложность в «Азбуке наноэлектроники» на плечи читателя и его компьютера . А как быть со сложностью терминологии и использования понятий наноэлектроники? Если в других областях, например, естественного человеческого и компьютерного искусственного интеллекта, в микроэлектронике и ее технологиях, в микросхемотехнике, которые имеют довольно длинную историю, многое уже устоялось , то наноэлектроника, действительно, «особа» весьма молодая. Ее терминология носит сложный, непредсказуемый, переходный и явно тинейджерский характер, который еще и сильно зависит для отечественного школьника от того, как владеют предметом наноэлектроники переводчики с английского языка.

Как быть авторам этой «Азбуки» с терминами и понятиями? Например, говоря о нанопроволоке или о нанопроводе, нано- или квантовых шнурах, квантовых ямах, барьерах и/или колодцах и т.д.? Наверное, главное правило для авторов «Азбуки» – это попытаться сохранить в книге единообразие, независимо от тех источников информации, которыми он пользуется при подготовке текста «Азбуки». Это, во-первых. А, во-вторых, следует воспользоваться хорошей традицией некоторых научных изданий по наноэлектронике, которые включают в себя краткий словарь-тезаурус терминов, аббревиатур и понятий, которые использованы. Так и нужно будет сделать в «Азбуке» – добавить краткий словарь-тезаурус в качестве одного из приложений «Азбуки»!

Итак, название для книги имеется, цель написания сформулирована, требования к «Азбуке» и ее стиль определены, научные основы обозначены… Идея «Азбуки наноэлектроники» витает в воздухе!

Значит, в путь? И, дай Бог, вам добраться уважаемые студенты-авторы, до конца ваших рефератов и в подготовке «Азбуки наноэлектроники». И чтобы ваша «Азбука» заинтересовала читателей!

И еще не забудьте, что в НИЯУ МИФИ проводится олимпиада для школьников «Наноэлектроника»! Вуз только заинтересован в школьниках-олимпийцах, которые уже попробовали свои силы в наноэлектронных задачках и, следовательно, выбор спутницы жизни, Наноэлектроники, делают вполне сознательно. Возможно, будущие поколения олимпийцев будут делать выбор, прочитав запоем «Азбуку наноэлектроники».

В.А. Лапшинский
доцент кафедры «Микро- и наноэлектроника»
НИЯУ МИФИ

22 мая 2010 года

БИБЛИОГРАФИЯ для «Азбуки наноэлектроники»

Предисловие
1. Нанотехнологии. Азбука для всех / под ред. Ю.Д. Третьякова. – М.: Физматлит, 2010. – 2-е изд., испр. и доп. – 368 с.
2. Айсберг Е.Д. Радио?.. Это очень просто! Пер. с французского М.В. Комаровой и Ю.Л. Смирнова– М.-Л.: Энергия, 1967. – 208 с.
3. Мухин К.Н. Занимательная ядерная физика. – М.: Атомиздат, 1969. – 272 с.
4. Степаненко И.П., Основы микроэлектроники: Учеб. Пособие для вузов. – 2-е изд., перерб. и доп. - М.: Лаборатория базовых знаний, 2000 г., 488 с.
5. Наноэлектроника/ В.Е. Борисенко, А.И. Воробьева, Е.А. Уткина. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2009. – 223 с.
6. Пенроуз Р., Новый ум короля: О компьютерах, мышлении и законах физики: пер. с англ. /под ред. В.О. Малышенко. Предисловие Г.Г. Малинецкого. 3-е изд. – Серия «Синергетика: от прошлого к будущему». – М.: Издательство ЛКИ, 2008. – 400 с.
7. Хоккинс Д., Блейксли С., Об интеллекте. – М.: ООО «И.Д. Вильямс» - 2007. – 240 с.
8. Материал из Википедии – свободно распространяемой энциклопедии

Популярная литература
9. Андрюшин Е.А. Сила нанотехнологий: наука&бизнес. – М.: Фонд «Успехи науки», 2007. – 160
10. Богданов К.Ю. Что могут нанотехнологии. – М.: Просвещение, 2009. – 96 с.
11. Рыбалкина М. Нанотехнологии для всех. Большое в малом. – М.: 2005. – 444 с.
12. Кац Е.А. Фуллерены, углеродные нанотрубки и нанокластеры: родословная форм и идей / НАУКУ – ВСЕМ! Шедевры научно-популярной литературы – М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2009. 2-е изд. – 296 с.
13. Ричард Фейнман Характер физических законов: Нобелевская и мессенджеровская лекции / Пер. В.П. Голышева и Э.Л. Наппельбаума. – М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. – 176 с.
14. Фейнман Р., Дюжина лекций: шесть попроще и 6 посложнее: пер. с англ. – 3-е изд. - М.: БИНОМ, 2009. – 318 с.

Прошло 11 лет с тех времен, когда наноэлектроника была модной. Интересно, а сегодня кого-то она интересует?

Мои студенты придумали герб. Для меня...