Перспективы развития электроники

Вы когда-нибудь задумывались как ваша профессия будет выглядеть через 10, 20 или 50 лет? Что будет востребовано на рынке труда и технологий?

Современный мир невозможно представить без компьютеров, гаджетов, даже беспилотными автомобилями и самолетами уже никого не удивишь. В основе всего этого лежит электронная начинка на основе сложнейшей вычислительной техники.

Еще совсем недавно вся вычислительная техника строилась на базе ламп. С изобретением полупроводниковых приборов в 1947 году и интегральных микросхем в 1959 году мир сделал огромный шаг в области развития электронной промышленности. Сейчас уже сложно представить как выглядела первая ЭВМ, которая занимала целое помещение. На протяжении последних лет мы наблюдали как развивается электронная промышленность, как дискретная схемотехника постепенно сдает позиции все более совершенным микроконтроллерам и процессорам.

Современная электроника основана на кристаллическом кремнии, который достаточно хрупок, не растяжим и тяжел ввиду своей высокой плотности. Будущее электронных устройств за гибкими, растяжимыми и легкими материалами. Устройства, построенные на гибкой электронике, могут быть использованы в основе датчиков, в медицинских целях, интегрированы или наклеены на одежду или кожу человека. Интерес ведущих мировых компаний направлен на разработку именно таких полупроводниковых материалов на основе полимерных соединений, которые ложатся в основу гибких дисплеев, батарей, плат и микросхем.

Еще одним нововведением в сферу электронной промышленности, значительно ускоряющим процесс создания прототипов, является технология печати печатных плат, предложенная компанией Voltera. Идея технологии подсмотрена у 3D принтеров, с той разницей, что вместо пластика принтер использует токопроводящий раствор, который и на наносится на поверхность подложки. Подобное решение позволяет сократить время на производство печатных плат, снизить расход меди и избавиться от вредных химических методов производства в условиях «домашнего» производства, к тому же это быстрее чем заказывать у специализированных производителей и дешевле чем приобретать фрезерную (а тем более лазерную) машину. Сейчас такая технология только обкатывается и имеет свои недостатки, но возможно, что в недалеком будующем может получить серьезное распространение.

На настоящий момент известно, что использование электрических схем для создания вычислительных устройств имеет свои границы. Уже сегодня перед нами стоят такие задачи (моделирование молекул ДНК, машинное обучение и искусственный интеллект), которые требуют обработки больших объемов информации, для чего обычных компьютеров уже недостаточно. Серьезным шагом в решении этой станет появление квантового компьютера. Многие сегодня о нем слышали, но не многие знают, что он собой представляет. Квантовый компьютер – вычислительное устройство, которое использует явления квантовой механики для передачи и обработки данных. В отличие от обычного, квантовый компьютер оперирует не битами (способными принимать значение либо 0, либо 1), а кубитами, имеющими значения одновременно несколько состояний (и 0, и 1). Теоретически, это позволяет обрабатывать все возможные состояния одновременно, достигая существенного превосходства над обычными компьютерами в ряде алгоритмов.
Ну хорошо, предположим с ожидаемыми технологиями разобрались, а как изменятся средства разработки?

Сегодня на рынке представлены такие, не безызвестные, готовые решения как Arduino, которые позволяют любому желающему почувствовать себя разработчиком электронного мозга ^[1] устройства. Написаны миллионы примеров программного кода, разработаны сотни расширительных модулей. Достаточно выбрать готовый модуль, взять из интернета заготовку программного кода и ты уже «разработчик». Фантастика! А что дальше?

Очень перспективной выглядит технология виртуальных приборов, т.е. концепция, в соответствии с которой организуются программно-управляемые системы сбора данных и управления техническими объектами и технологическими процессами, при которой система организуется в виде программной модели некоторого реально существующего или гипотетического прибора, причём программно реализуются не только средства управления (рукоятки, кнопки, индикаторы и т. п.), но и логика работы прибора. Иными словами – это перепрограммируемые контрольно-измерительные и управляющие физические приборы, которые можно сконфигурировать под конкретную задачу. Так, например, сочетание аппаратной системы сбора данных и управления техническими объектами совместно с со средой разработки LabVIEW позволяет осуществлять настройку аппаратуры практически без написания программного кода, достаточно разобраться в графическом языке программирования.

Современные среды разработки и отладки программного кода для аппаратного обеспечения становятся все более совершенными и все меньше и меньше требуют знаний, эквивалентных профессиональному программисту, в особенности при разработке типовых решений.

Существующие инструменты автоматизации программирования позволяют каждому создавать программное решение без необходимости писать весь код самостоятельно. Взять для примера тот же самый Arduino IDE или LabVIEW, или STM Cube. Программирование базового уровня становится всё более доступным и поэтому временной и технологический разрыв между идеей и ее программным воплощением постепенно стирается. Будущее разработки программ за автоматической генерацией кода с применением искусственного интеллекта и машинного обучения.

В скором времени программы смогут сами писать другие программы и конфигурировать электронно-вычислительные узлы, а роль разработчика электронных систем изменится и станет больше похожей на конфигуратора-отладчика. Возможно, что в недалеком будущем даже не понадобится прикасаться к аппаратно-программированой среде и будет достаточно просто сказать автоконфигуратору, чего ты от него хочешь и он полностью подготовит прошивку чипа и настроит аппаратную часть, по примеру «Ок, Google, настрой процессор…».

Автор: kriukov

Источник ^[2]