جاك كيلبي: الصيف الذي لم يعمل فيه أحد غيره

في صيف عام 1958، خلت شركة تكساس إنسترومنتس (Texas Instruments) بسبب عطلة الشركة. لم يكن لدى جاك كيلبي (Jack Kilby)، الذي تم تعيينه قبل أسابيع، أي إجازة مستحقة، فبقي في مختبر مهجور في دالاس وعمل على مشكلة أسمتها الصناعة بـ "طغيان الأعداد" (tyranny of numbers). في 12 سبتمبر، عرض على مدرائه شريحة من الجرمانيوم موصلة بجهاز راسم الإشارة (oscilloscope). كان الأثر عبارة عن موجة جيبية مستمرة. لقد تم صنع دائرة إلكترونية كاملة من قطعة واحدة من المادة، وكل شيء منذ ذلك الحين - المعالج الدقيق، الهاتف المحمول، الإنترنت - ينحدر من ذلك بعد الظهيرة.

عاصفة جليدية في كانساس

وُلد جاك سانت كلير كيلبي (Jack St. Clair Kilby) في 8 نوفمبر 1923 في جيفرسون سيتي بولاية ميسوري، ونشأ في غريت بيند بولاية كانساس، حيث كان والده يدير شركة كهرباء صغيرة تخدم العملاء المنتشرين في الريف الغربي للولاية. جاءت الحلقة التكوينية خلال عاصفة جليدية أدت إلى إسقاط خطوط الكهرباء. شاهد كيلبي والده يستخدم الراديو اللاسلكي للهواة للبقاء على اتصال مع عملاء الشركة عندما لم يتمكن أي شيء آخر من الوصول إليهم. من تلك النقطة، لم تكن الإلكترونيات تجريداً، بل الشيء الذي يعمل عندما يفشل كل شيء آخر.

تخرج من مدرسة غريت بيند الثانوية وحصل على درجة البكالوريوس في الهندسة الكهربائية من جامعة إلينوي في عام 1947 - وهي سنة، كما لاحظ لاحقاً، تسبق اختراع الترانزستور، مما وضعه في العمر المناسب تماماً للمجال الذي تلا ذلك. تزوج من باربرا أنيغرز (Barbara Annegers) في عام 1948؛ وأنجبا ابنتين، آن (Ann) وجانيت (Janet). ذهب للعمل في ميلووكي لدى شركة مصنعة لمكونات الراديو والتلفزيون، ودرس ليلاً للحصول على درجة الماجستير في الهندسة الكهربائية من جامعة ويسكونسن، والتي أكملها في عام 1950.

طغيان الأعداد

لم تكن المشكلة التي استهلكت الصناعة في الخمسينيات هي جعل الدوائر تعمل، بل جعلها كبيرة. كان لا بد من تصنيع كل ترانزستور ومقاومة ومكثف إضافي بشكل فردي ولحامه بشكل فردي بجيرانه. كانت الآلة المعقدة تحتاج إلى عشرات الآلاف من الوصلات المصنوعة يدوياً، وكل واحدة منها كانت فرصة للفشل. كان سقف الموثوقية صلباً ومنخفضاً.

انضم كيلبي إلى تكساس إنسترومنتس في عام 1958 لسبب محدد: كانت، كما قال، الشركة الوحيدة التي وافقت على السماح له بالعمل على تصغير المكونات الإلكترونية بدوام كامل تقريباً. كانت رؤيته، التي توصل إليها في ذلك المختبر الصيفي الفارغ، هي أنه إذا أمكن صنع جميع المكونات من نفس المادة شبه الموصلة، فيمكن صنعها دفعة واحدة، في قطعة واحدة، وسوف تختفي عمليات اللحام. لقد قام بتصنيع مذبذب إزاحة الطور على قضيب من الجرمانيوم وعرضه في 12 سبتمبر 1958. في 6 فبراير 1959، قدم براءة الاختراع الأمريكية رقم 3,138,743 للدوائر الإلكترونية المصغرة.

تطلبت نسخته توصيل أسلاك صغيرة يدوياً بين المكونات - مشكلة الأسلاك الطائرة التي حلها روبرت نويس (Robert Noyce) في شركة فيرتشايلد لأشباه الموصلات (Fairchild Semiconductor) بعد بضعة أشهر عن طريق طباعة توصيلات الألمنيوم على سطح أكسيد مسطح. تقاضت الشركتان لسنوات وتوصلتا في النهاية إلى ترخيص متبادل. لم ينكر كيلبي الفضل المشترك أبداً؛ فقد كان ينسب الفضل باستمرار إلى نويس كشريك في جعل الدائرة المتكاملة مقبولة تجارياً، وتشارك الرجلان جائزة تشارلز ستارك دريبر (Charles Stark Draper Prize) في عام 1989.

جعل الأمر عادياً

كان العمل الثاني لكيلبي هو إثبات أن الشيء مفيد. في تكساس إنسترومنتس، قاد الفرق التي بنت أول أنظمة عسكرية وأول كمبيوتر يستخدم الدوائر المتكاملة. ثم، في قرار ذي عواقب تجارية هائلة، حددت له الشركة مهمة العثور على منتج استهلاكي يوضح الشريحة للناس العاديين. مع جيري ميريمان (Jerry Merryman) وجيمس فان تاسل (James Van Tassel)، شارك في اختراع الآلة الحاسبة الإلكترونية المحمولة - وهو جهاز دمر في بضع سنوات المسطرة الحاسبة ووضع دائرة متكاملة في جيوب الملايين. كما شارك في اختراع الطابعة الحرارية التي استخدمتها هذه الآلات الحاسبة.

في عام 1970، أخذ إجازة من تكساس إنسترومنتس للعمل كمخترع مستقل، وقضى معظم العقد التالي في تكنولوجيا السيليكون لتوليد الطاقة الشمسية. من 1978 إلى 1984 كان أستاذاً متميزاً للهندسة الكهربائية في جامعة تكساس إيه أند إم (Texas A&M University). تقاعد رسمياً من تكساس إنسترومنتس في عام 1983 لكنه ظل مرتبطاً بها لبقية حياته. كان يحمل براءات اختراع للدائرة المتكاملة وسبعة اختراعات أخرى - وهو عدد صغير بالنسبة لرجل بمكانته، ومؤشر عادل على أنه كان مهتماً ببعض المشاكل الكبيرة بدلاً من العديد من المشاكل الصغيرة.

جاء الاعتراف بثبات. الانتخاب لعضوية الأكاديمية الوطنية للهندسة (National Academy of Engineering) في عام 1967. الميدالية الوطنية للعلوم (National Medal of Science) من ريتشارد نيكسون (Richard Nixon) في عام 1969. ميدالية الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE Medal of Honor) في عام 1986. جائزة دريبر في عام 1989. الميدالية الوطنية للتكنولوجيا (National Medal of Technology) من جورج إتش دبليو بوش (George H. W. Bush) في عام 1990. جائزة كيوتو (Kyoto Prize) في التكنولوجيا المتقدمة في عام 1993. دكتوراه فخرية من إلينوي، ويسكونسن، ساوثرن ميثوديست وييل. في عام 1995 أنشأ معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات ميدالية لمعالجة الإشارات باسمه بينما كان لا يزال على قيد الحياة ليرى ذلك. ثم في عام 2000، بعد اثنين وأربعين عاماً من العرض، جائزة نوبل في الفيزياء، مشاركة مع زوريس ألفيروف (Zhores Alferov) وهربرت كرومر (Herbert Kroemer)، لدوره في اختراع الدائرة المتكاملة.

لماذا يُدعى جاك عبقرياً

كانت عبقرية كيلبي اختزالية وليست تفصيلية. في مواجهة مشكلة محددة بعدد الأجزاء المنفصلة، سأل عما إذا كانت الأجزاء بحاجة إلى أن تكون منفصلة على الإطلاق - وأجاب بصنع مقاومات ومكثفات من مادة شبه موصلة، وهو ليس ما تجيد مادة شبه الموصلات القيام به، فقط ليكون كل شيء قطعة واحدة. كان حلاً قبيحاً من حيث الهندسة وحلاً رائعاً من حيث المفاهيم، وقد وجده بمفرده، في مبنى فارغ، في غضون بضعة أسابيع.

تأييد لجنة نوبل لا لبس فيه، ونادراً ما تكرم الأكاديمية الملكية السويدية الهندسة الصناعية على الإطلاق؛ كانت جائزة عام 2000 لكيلبي جزءاً من بيان مفاده أن الدائرة المتكاملة تنتمي إلى نفس فئة الفيزياء الأساسية. الميدالية الوطنية للعلوم وميدالية الشرف من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات تقول الشيء نفسه في سجل أمريكي.

الحالة المضادة حقيقية وكان كيلبي نفسه سيقدمها. لم يكن جهازه الأصلي قابلاً للتصنيع؛ نسخة نويس المستوية، وليس نسخة كيلبي، هي سلف كل شريحة صُنعت منذ ذلك الحين. كانت فكرة التكامل في الهواء - كان طغيان الأعداد مشكلة مسماة كانت العديد من المختبرات تهاجمها، ولو لم يحلها كيلبي في عام 1958 لكان شخص ما قد فعل ذلك بعد فترة قصيرة. كان أيضاً، وفقاً لروايات من عرفوه، رجلاً متواضعاً للغاية قاوم تأطير المخترع الوحيد. ما لا يمكن الجدل حوله هو الأولوية والأعصاب: لقد بنى الشيء أولاً، وقام بذلك كموظف جديد ليس له مكانة، بناءً على حدس، أثناء عطلة.

الإرث

توفي كيلبي بسبب السرطان في دالاس في 20 يونيو 2005، عن عمر يناهز واحد وثمانين عاماً. يحمل اسمه مختبرات كيلبي (Kilby Labs) في تكساس إنسترومنتس، ومركز كمبيوتر في جامعة إدنبرة نابير (Edinburgh Napier University)، وميدالية من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات، ومؤسسة جوائز تأسست عام 1980 وتمثال في جامعة تكساس في دالاس (University of Texas at Dallas)؛ ذهبت مخطوطاته إلى مكتبة ديغولير (DeGolyer Library) بجامعة ساوثرن ميثوديست. النصب التذكاري الأكثر دقة هو أن صناعة الإلكترونيات بأكملها عبارة عن سلسلة من الحواشي لعرض استمر بضع ثوانٍ على شاشة راسم إشارة في مختبر فارغ.