Download II.2. Tecnología de la computadora

MOMENTOS HISTÓRICOS DE LA TECNOLOGÍA
DESDE EL PUNTO DE VISTA DEL
QUÍMICO
Esta Exhibición es una versión de la galería
‘Avances Tecnológicos’,
preparado por los miembros de la Sociedad Americana de Química bajo la dirección del Profesor Attila Pavlath.
Exhibición realizada en el
Departamento de Química Física de la Universidad Szeged, en Hungría
por
Nora Rideg, estudiante subgraduado,
Supervisado por
Veronika Nemeth, Catedrático Auxiliar
Auspiciado por la
Sociedad de Química en Hungría (MKE)
y la
Sociedad Americana de Química
INFORMACION Y
COMMUNICACIONES
MOMENTOS HISTÓRICOS DE LA TECNOLOGÍA DESDE EL
PUNTO DE VISTA DEL QUIÍMICO
II. INFORMACION Y LAS COMUNICACIONES
Gracias a las innovaciones en la química, la ingeniaría
química y la electrónica, hoy día podemos mantenernos
en contacto por todo el mundo
Nuestra forma de vivir ha cambiado radicalmente a
través del último siglo, queda demostrado con los
cambios desde la vida rural a al vida urbana, desde la
educación para algunos hasta la educación para muchos
y desde el trabajo en la agricultura hasta los trabajos de
investigaciones.
Consecuentemente, el crecimiento poblacional,
la
información, las nuevas ideas y los materiales
novedosos han provisto cambios sociales significativos.
Numerosos resultados por la química ha contribuido al
desarrollo de muchas herramientas de comunicación
para capturar, almacenar y distribuir la información. Las
comunicaciones inalámbricas y las fibras ópticas
proveen los fundamentos de nuestra sociedad del
Internet. La química del silicio y los polímeros de alto
rendimiento nos han provisto de las computadoras y los
microprocesadores de hoy día. Las películas, la
televisión y la fotografía, todos dependen de la química
para preservar nuestras memorias. Los logros científicos
de los químicos permiten que familiares que se
encuentran a distancias se mantengan en contacto unos
con otros desde distintas partes del mundo.
II. 1. Avances en la comunicación
El desarrollo del teléfono
Comunicaciones inalámbricas
Tecnología del fax y la fotocopiadora
Láser y fibras ópticas
II. 2. Tecnología de la computadora
Evolución de las computadoras
Tecnología de los semiconductores
“Silicon chips” y circuitos integrados
Tecnología de las pantallas y
proyección
Almacenaje de información
Satélites de comunicación
II. 3. Desarrollo en el entretenimiento
Películas o cinematografía
Televisión
Fotografía
II. 4. Innovaciones en la electrónica
Evolución de aparatos electrónicos
para el consumidor
Materiales sintéticos avanzados
Transistores
la
II. INFORMACIÓN Y COMUNICACIONES
Cronología
1876 Alexander Graham Bell completa la primera llamada telefónica.
1926 Los hermanos Warner hacen la primera película con efectos de audio y música sincronizada.
1926 Se
transmite por primera vez, através del Océano Atlántico la primera conversación de doble vía.
1927 Philo T. Farnsworth difunde la primera imagen de televisión utilizando un tubo de rayo catódico.
1946 Comienza operación la primera computadora electrónica digital, ENIAC. El húngaro, John von Neumann
tomó parte en la modificación de los detalles lógico-matemáticos de ENIAC.
1947 Se inventa el transistor en los laboratorios “Bell Telephone”.
1955 Reynold Johnson desarrolla la primera unidad de disco “disk drive”.
1958 Jack Kilby de “Texas Instruments” inventa el circuito integrado (IC por sus siglas en inglés).
1961 Aparece por primera vez los circuitos integrados de silicio “Silicon chips”.
1961 Telstar, el primer satélite activo de comunicaciones para el mundo es enviado al Espacio.
1961 La empresa Eastman Kodak introduce la famosa cámara “Instamatic” con cartucho de cinta.
1971 La compañía Intel introduce su popular microprocesador 4004 4-bit para uso del consumidor.
1977
La ciudad de Chicago prueba el primer sistema de comunicaciones de fibras óptica para el comercio.
1983
Los teléfonos celulares se popularizan por el descubrimiento de la automatización de cambio de
comunicaciones inalámbricas através de una serie de celdas
1984 El “CD-ROM” (disco compacto de lectura solamente) es introducido junto al tocador de disco compacto
“(CD player”).r after the automatic switching of wireless communications through a series of cells was
discovered.
II. 1. Avances en la comunicación
El desarrollo del teléfono
Desde que Alexander Graham Bell
inventó el teléfono en 1876, éste se ha
convertido en la piedra angular de la
vida moderna proveyendo conexión
instantánea alrededor del mundo. La
primera conversación de dos vías fue
transmitida a través del Océano
Atlántico en 1926, y el servicio del
teléfono para el comercio (utilizando el
radio) comenzó entre Nueva York y
Londres en 1927. La compañía AT&T
lanzó
el
servicio
de
teléfono
internacional en 1935. El servicio de
teléfono transoceánico se manejaba
con cables submarinos en 1956, y
desde el 1962, fue por satélites de
comunicación. Los ingenieros químicos
de hoy día nos han provisto desde
cables de cobre a fibras ópticas, desde
cuadros telefónicos de cable a satélites
de comunicación y el Internet.
A. Graham Bell
II. 1. Avances en la comunicación
Comunicaciones inalámbricas
Los teléfonos celulares y aparatos
bidireccionales dependen de circuitos
integrados, materiales avanzados y
técnicas para la escala en miniatura,
mejorado
por
los
químicos.
Los
laboratorios
AT&T
desarrollaron
el
teléfono móvil para automóviles para los
años 1940, sin embargo, fueron poco
populares por la falta de canales de
comunicación. Los años 1980 trajo una
brecha cuando las comunicaciones
inalámbricas se dividieron en una serie de
celdas que automáticamente cambiaba
llamadas entre individuos según se
transmitía, permitiendo que esta misma
celda se reutilizara. Inmediatamente, los
teléfonos celulares se hicieron famosos.
La química también ha jugado un papel
importante en el desarrollo de las pilas
recargables de litio para los teléfonos
celulares.
Cuadros
telefónicos
de cable
II. 1. Avances en la comunicación
Tecnología del fax y la fotocopiadora
Aunque el inventor alemán, Arthur Korn
transmitió la primera fotografía electrónica
en el 1902, no fue hasta el 1924 que la
primera maquina de fax entró en servicio.
Este adoptó circuitos de teléfono para la
transmisión
de
fotos
utilizando
la
telefotografía: una transparencia fotográfica
de barrido de signos eléctricos que indicaba
las sombras de la imagen. Estos datos
luego se transmitían por teléfono a un
negativo fotográfico para luego desarrollarlo
en un cuarto oscuro. En 1949, se introdujo
la copiadora xerográfica o fotocopiadora
que permitió una replica exacta de la
imagen. Las innovaciones químicas de la
tecnología del fax incluyó tintas y otras
sustancias químicas para cambio de color
(toners), lo que permitió la tecnología
avanzada del papel y los fotorreceptores
orgánicos introducidos para los años 1970.
Telefotografía
II. 1. Avances en la comunicación
Láser y fibras ópticas
Las fibras de vidrio puro que ahora provee la
infraestructura para llevar información vía luz
producida por láser es un logro técnico
revolucionario.
Investigadores
químicos
inventaron la primera fibra óptica en 1970. Las
fibras ópticas fuero fabricadas e instaladas
prontamente como componentes integrados. El
primer sistema que proveyó el servicio de voz,
datos y video en una red fue instalado en 1977.
Hoy día, un solo cable de fibra óptica puede
transmitir millones de llamadas telefónicas,
archivos de datos e imágenes de video.
Instalación de fibras ópticas
en la cuidad de Chicago
(1977)
II.2. Tecnología de la computadora
Evolución de las computadoras
La ingeniería química ha guiado la revolución de la
computación y continúa haciendo computadoras más
ligeras, más poderosos y más económicas. En 1939, se
inventó la primera computadora en la Universidad del
Estado de Iowa. Las calculadoras programables con
números binarios y lógica Boolean aparecieron para los
años 1940. En 1946, ENIAC, la primera computadora
electrónica digital, empezó operación y la primera
microcomputadora debutó en 1962. En 1971, la
compañía Intel introdujo su popular microprocesador
4004 4-bit para uso del consumidor, luego explotó el
mercado de la computadora personal. Hoy la innovación
continúa con transistores, circuitos integrados de silicio
“Silicon chips”, aparatos de almacenaje de datos y
materiales novedosos y de gran avance.
John von Neumann con la
ENIAC
II.2. Tecnología de la computadora
Tecnología de los semiconductores
La química hace posible transformar silicio y
germanio en semiconductores para dirigir la corriente
a las computadoras, otros equipos electrónicos y
aparatos de comunicación de hoy día. Los
semiconductores, son una clase de material que
aumenta su conductividad eléctrica a temperaturas
elevadas. Estos semiconductores luego se tratan
para producir un exceso o disminución de electrones.
Circuitos integrados de computadora y circuitos
integrados en general se producen de materiales
semiconductores. Los semiconductores facilitan el
que los componentes electrónicos sean mas
pequeños, mas rápidos y mas eficientes
energéticamente. La química en la industria de los
semiconductores provee el control de calidad de
componentes, los proceso optimizados y el manejo
e innovaciones de aparatos microelectrónicos.
Un semiconductor tipo-p
(deficiencia de
electrones)
Un semiconductor tipo- n
(exceso de electrones)
II.2. Tecnología de la computadora
“Silicon chips” y circuitos integrados
En 1947, los investigadores John Bardeen,
William Shockley, y Walter Brattain demostraron
que el flujo de electricidad através del silicio se
puede controlar selectivamente. La creación
subsiguiente del circuito integrado de silicio
(Silicon chip), los circuitos integrados y los
microprocesadores (computadoras de un chip)
hizo posible las computadoras eficientes de alta
velocidad de hoy día. Los circuitos integrados
de silicio (1961) consiste de transistores,
resistores, capacitores, y circuitos de memoria
construido sobre capas de silicio que luego se
expone a un proceso químico de una serie de
pasos. En 1967, se construyó la primea
calculadora
portátil
utilizando
circuitos
integrados, un aparato electrónico pequeño que
contiene otros componentes electrónicos. En
1980, los circuitos integrados se aplicaron a las
computadoras.
“Silicon chip”
Circuito
integrado de
silicio
El primer circuito
integrado
II.2. Tecnología de la computadora
Tecnologías de las pantallas y los proyectores
En los años recientes se ha realizado una
dramática mejoría en la tecnología de
proyección de las computadoras. Las
pantallas gráficas a color de alta resolución
son causadas principalmente por el tubo
de rayo catódico del televisor. La
tecnología de proyección alterna incluye
las
pantallas
pequeñas
para
las
computadoras portátiles (laptops) y las
computadoras de libreta (notebooks). Los
monitores de cristales líquido (LCD por sus
siglas en inglés) a base de sustancias
químicas orgánicas se inventaron en 1969.
Luego se desarrollaron los transistores de
lamina fina para monitores de cristal liquido
en el que cada elemento fotográfico se
expresa desde su propio transistor. Los
químicos han desarrollado materiales de
cristales liquido, filtros de color, capas
alineadas de polímeros, hojas de
distribución de luz de molde plástico y la
tecnología del monitor plasma.
“Camera Obscura”
II.2. Tecnología de la computadora
Almacenaje de información
En primer lugar, la información tiene que ser
grabada para luego ser retirada y utilizada a su
capacidad máxima. La innovaciones químicas
aseguran que el medio para grabación sea de
alta calidad , fácil de usar y económico. Avances
en las capacidades de grabación (resolución
alta, mas velocidad y color); laminas fotográfica,
grabaciones de audio magnéticos e imágenes
digitales han contribuido a los artefactos de
grabación. En 1955, Reynold Johnson, un
inventor americano y pionero de la computadora
desarrolló el primer disco para almacenar datos
computarizados. Otros adelantos han sido los
discos para la computadora, cintas magnéticas y
discos compactos de lectura y almacenaje de
memoria CD-ROMs (1984).
II.2. Tecnología de la computadora
Satélites de comunicación
Comunicaciones de voz ente América del
Norte y otros continentes eran sumamente
caros hasta los años 1960. En 1962, Telstar,
el primer satélite de comunicación mundial
activo fue enviado al espacio. La química
proveyó
los
materiales
estructurales
(aleaciones, plásticos y otros materiales
avanzados), componentes de computadora y
electrónicos, además del combustible
necesario para lanzar los satélites. Los
satélites de comunicación jugaron un papel
importante en la expansión de las llamadas a
distancia internacional y domésticos además
de la transmisión de televisor digital para los
años 1990s. Hoy día, los satélites de
comunicación juegan un papel importante
para
la
transmisión,
incluyendo
transmisiones en vivo en los hogares a
través de la televisión.
Telstar
Manufacturing of
GPS satellites
Satélites GPS en
órbita
II. 3. Desarrollos en el entretenimiento
Películas o cinematografía
En 1927, El cantante de Jazz (The Jazz Singer)
fue la primera película de largo metraje con
diálogo y canciones sincronizadas. A finales de
los años 1930, la firma Technicolor refinó sus
procesos y el primer diseño a color fue
contemplado. La química para la cinematografía
permitió una serie de progresos involucrando
materiales básicos, soluciones química y
exposición a la luz..
El afiche de la primera película de largo
metraje, “The Jazz Singer”, con
canciones y dialogo sincronizados
II. 3. Desarrollos en el entretenimiento
Televisión
En 1926, el escosés, John Logie Baird
proyectó públicamente, por primera vez,
la televisión utilizando un sistema
mecánico de televisión conocido como
el disco Nipkow, que fue patentizado en
1883. Para el 1927, Philo T. Farnsworth
había transmitido la primera imagen
televisiva utilizando un tubo de rayo
catódico (inventado en 1897). Los
próximos veinte años fueron la era de
los tubos al vacío en electrónica y la
química contribuyó con los materiales
para los electrodos y los elementos de
control dentro del tubo. Muchas
innovaciones se realizaron para los
años 1950, incluyendo el circuito
integrado (1958). Las próximas décadas
trajo artefactos de imagen en miniatura
y varios aparatos electrónicos de mejor
calidad.
El disco Nipkow y su inventor Paul Nipkow
para el año de la patente
Philo T. Farnsworth y el
tubo de rayo catódico
II. 3. Desarrollos en el entretenimiento
Fotografía
La fotografía y la tecnología de
laminas de revelado permitió el
almacenaje de experiencias
importantes en la vida de las
personas. La química se utiliza
para el revelado de cintas de
todo tipo de cámaras que
envuelve materialess simples,
distintas soluciones químicas y la
exposición
a
luz.
El
mejoramiento de las baterías o
pilas también han contribuido a
la popularidad de la cámara,
incluyendo las baterías alcalinas
de manganeso para cámaras
pequeñas
con
unidades
integradas de destello (flash). La
habilidad de manejar cintas
fotográficas,
aparatos
electrónicos y baterías condujo a
la introducción de la cámara
instantánea de Eastman Kodak
en 1963, el cual vendió sobre 50
millones para el 1970.
Kodak-Instamatic
II. 4. Innovaciones en electrónica
Evolución de aparatos electrónicos para el consumidor
Los materiales electrónicos y los artefactos
microelectrónicos son el corazón de un sin
numero de productos modernos, tales como el
tocador de disco compacto, el televisor, las
computadoras, la cámara digital y los artefactos
inalámbricos. Los ingenieros químicos han
hecho aparatos electrónicos pequeños, mas
poderosos, mas eficientes energéticamente y
mas económicos que incluyen desde el tubo de
vacío a transistores y circuitos integrados.
Nuevos materiales, los procesos para producir
materiales altamente puros y la construcción de
proceso de semiconductores han resultado en la
disponibilidad de componentes, tales como los
transistores y los circuitos integrados, que
pueden
ser
ensamblados
en
circuitos
electrónicos complejo para proveer nuevas
capacidades a un amplio rango de aparatos
electrónicos.
II. 4. Innovaciones en electrónica
Materiales sintéticos avanzados
Los artefactos electrónicos para el
consumidor, los teléfonos celulares y la
computadora
personal
dependen
de
plásticos duraderos, fuertes y aislantes para
proteger
los
componentes
eléctricos
sensitivos. Los plásticos son esenciales para
la aplicación electrónica por su propiedades
aislantes; ya que el flujo de electrones que
conduce la corriente no puede penetrar
fácilmente la estructura molecular del
plástico. Al manipular las estructuras de la
moléculas y producir nuevas moléculas, los
químicos e ingenieros producen materiales
nuevos que son mas fuertes y flexibles.
Estos avances han mejorado la resistencia a
impactos, han reducido el peso total del
equipo y han reducido el costo al
consumidor.
II. 4. Innovaciones en electrónica
Transistores
Ese pequeño dispositivo electrónico
fehaciente,
conocido
como
el
transistor fue el que hizo posible la
unión de la computadora y las
comunicaciones. En 1947, John
Bardeen, Walter Brattain, y William
Shockley inventaron el transistor, que
gradualmente reemplazó los tubos de
vacío voluminoso que habían sido
utilizados para ampliar y cambiar
señales. El transistor y luego los
circuitos integrados (que contienen
millones de transistores) sirvieron de
base para el desarrollo de la
electrónica moderna. Para el 1954, se
introdujo
el
popular
aparato
electrónico: el radio transistor, y para
el 1958, un ingeniero eléctrico
americano, Seymour Cray desarrolló
una computadora a base de
transistores,
El primer
transistor
Los inventores
del transistor