Stanford Ovshinsky könnte der produktivste Erfinder sein, von dem Sie noch nie gehört haben

Es ist schwierig, sich in der heutigen technologiegetriebenen Welt umzuschauen und nichts zu sehen, was es wegen des Erfinders Stanford R. Ovshinsky gibt. Wenn Sie Ihren Flachbildfernseher mit dem Klicken einer Fernbedienung einschalten, wenn ein Prius leise vorbeifährt, wenn Sie Solarzellen sehen, die ein Haus mit Strom versorgen, wenn Sie ein Foto auf Ihrem Smartphone speichern, haben Sie Ovshinsky zum Teil zu verdanken .

Ovshinsky ist wohl einer der größten Denker und Erfinder, von denen Sie noch nie gehört haben. Er wurde Thomas Edison seiner Generation genannt und seine Brillanz im Vergleich zu der von Albert Einstein. Er war seiner Zeit voraus.

Er wurde 1922 in Akron, Ohio, als Sohn jüdischer Eltern geboren, die aus Osteuropa ausgewandert waren. Er absolvierte erst eine High-School-Ausbildung und begann seine Karriere als Maschinist in einer Fabrik, in der Formen für Autoreifen hergestellt wurden. Nachdem er 1960 seine eigene Firma Energy Conversion Devices in Detroit, Michigan, gegründet hatte, erregten seine Erfindungen große Aufmerksamkeit in der wissenschaftlichen Gemeinschaft. Er freundete sich mit Nobelpreisträgern wie II Rabi und Nevill Mott an und knüpfte Kontakte in der Geschäftswelt. Bevor er 2012 im Alter von 89 Jahren verstarb, besaß der Erfinder mehr als 400 Patente.

In einer Zeit, in der gigantische, kastenförmige Fernsehgeräte mit Kathodenstrahlröhre in den Ecken amerikanischer Wohnzimmer standen, stellte sich Ovshinsky ein abgeflachtes Fernsehgerät vor, das man wie ein Bild an die Wand hängen könnte, und machte sich daran, die Technologie zu erfinden [US-Patent Nr. 3, 271, 591]. 1966 verwandelt das dünne Glasscheiben in Halbleiter, die bis heute Pixel auf unseren Bildschirmen erzeugen. Dieselbe patentierte Technologie wurde seitdem auf Smartphonemikrochips angewendet, die unsere Daten speichern und möglicherweise ein neues Kapitel der Informationsspeicherung einleiten. Während der Kohlebergbau an oberster Stelle stand, überlegte Ovshinsky, wie er die Sonnenenergie nutzen könnte, und begann 1979 mit der Rationalisierung der Massenproduktion kostengünstiger Solarmodule [US-Patent Nr. 4, 519, 339]. Als gasfressende Roadster immer beliebter wurden, teilte Ovshinsky den Forschern in einem seiner Labors mit, dass die experimentelle Batterie, die sie ihm in einem Becher vorstellten, eines Tages ein energieeffizientes Auto antreiben würde. Das war 1982 und seine Nickel-Metallhydrid-Batterie [US-Patent Nr. 4, 623, 597] hat seit Anfang der 2000er Jahre Elektro- und Hybridfahrzeuge angetrieben.

Er war ein Mann, der morgen sah.

Das ist genau der Titel einer neuen biografischen Abhandlung über sein Lebenswerk, Der Mann, der morgen sah: Das Leben und die Erfindungen von Stanford R. Ovshinsky, geschrieben von Lillian Hoddeson und Peter Garrett.

Smithsonian.com sprach mit Hoddeson und Garrett über Ovshinskys Leben, Werk und Weltanschauung.

Lillian, Sie haben über Dutzende von Wissenschaftlern, Physikern und Erfindern geschrieben. Sie haben selbst einen Hintergrund in Physik. Was machte Stan zu einem interessanten Thema für eine Biografie?

Lillian Hoddeson: Als mein vorheriges Buch herauskam, unterrichtete ich an der Universität von Illinois. Der Vorsitzende der Geschichtsabteilung, Peter Fritzsche, übergab das Buch seinem Vater, Hellmut Fritzsche, einem Physiker, der viele Jahre mit Stan zusammengearbeitet hatte. Hellmut nahm Kontakt mit mir auf und schlug vor, dass mein nächstes Buch eine Biografie von Stan Ovshinsky sein sollte. Im Herbst 2005 besuchte ich zum ersten Mal Stans Firma ECD, Energy Conversion Devices, in einem Vorort von Detroit. Ich war völlig begeistert von dem, was ich sah, insbesondere von der beeindruckenden Vielfalt an erfinderischen Arbeiten, die dort stattfanden. Ich war einfach überwältigt von dem komplett mit Wasserstoff betriebenen Prius, auf dem Stan bestand, dass ich fahre. Es war völlig still, verbrauchte grüne Energie und Wasserdampf kam aus dem Auspuff.

Ich war auch beeindruckt von Stan persönlich und seiner Frau Iris Ovshinsky, und ich wollte mehr über sie erfahren, obwohl die Arbeit das Erlernen vieler Themen erforderte, an denen ich noch nie gearbeitet oder in irgendeiner Tiefe studiert hatte. Ich fing an, ein paar Interviews mit ihm zu führen, und als ich sie im Sommer 2006 zum dritten Mal besuchte, war ich zufällig beim plötzlichen Tod von Iris anwesend, während sie schwamm. Ich wurde ein bisschen ein Ehrenmitglied der Familie, und ich entschied, dass ich die Biographie schreiben würde.

Der Mann, der morgen sah: Das Leben und die Erfindungen von Stanford R. Ovshinsky

Die erste Biografie eines brillanten Autodidakten, dessen Innovationen in der Informations- und Energietechnologie unsere Welt weiterhin prägen.

Die Interessen von Ovshinsky waren so weitreichend, und dennoch war er in allem, was er tat, sehr erfolgreich. Inwiefern informierten sich seine Interessen gegenseitig?

LH: Stan hat sich von seiner frühen Karriere als Maschinist und Werkzeugmacher verwandelt. Die Geschichte geht so: Er interessierte sich für Maschinen und Materialien, zum Teil, weil er mit seinem Vater, einem Altmetallsammler, zu vielen Maschinenfabriken in Akron, einer großen Industriestadt, gebracht wurde. Und er beschließt, nach dem Abitur Maschinist und Werkzeugmacher zu werden, war aber immer motiviert, die Maschinen, mit denen er arbeitete, zu verbessern, und erkannte schließlich, dass er Erfinder werden wollte.

Seine erste bedeutende Erfindung war diese riesige Schwerdrehmaschine, die er nach seinem Vater, der Benjamin-Drehmaschine, benannte. Es war eine automatisierte Drehmaschine, die Metall viel schneller als andere Drehmaschinen bearbeiten konnte. Er interessierte sich besonders für Automatisierung. Später studierte er Kybernetik, eine interdisziplinäre Methode, um sowohl durch Kommunikation als auch durch Kontrolle über Tiere und Maschinen zu lernen.

Peter Garrett: Seine unterschiedlichen Interessen haben sich definitiv gegenseitig informiert. Er sagte später im Leben, als er zu erklären versuchte, wie er auf neue Ideen kam, dass er immer an vier oder fünf verschiedene Probleme gleichzeitig dachte. Er hatte eine unglaubliche Fähigkeit zum Multitasking. Sie würden sich gegenseitig ernähren und irgendwann würde er eine Verbindung herstellen; er würde Analogien sehen oder Verbindungen herstellen, die andere Leute nicht sahen, und sich etwas Neues einfallen lassen.

Es scheint, als gäbe es kaum einen Bereich unserer modernen Welt, den Stan nicht berührt hätte. Können Sie über den Umfang seiner Erfindungen sprechen?

PG: Es ist sicherlich einfacher für mich, den Umfang seiner Arbeit in den Griff zu bekommen, wenn ich mir die Zusammenhänge der Entdeckungen anschaue. Die entscheidende Entdeckung, die nicht nur eine Erfindung, sondern ein wissenschaftlicher Durchbruch war, war die Schaffung des so genannten Ovshinsky-Effekts, einer Technik, bei der mit zunehmenden Spannungsströmen nichtkristalline (oder amorphe und ungeordnete) Materialien wie dünne Glasfilme gedreht werden Zum Beispiel - von Isolatoren zu Leitern und zurück auf Knopfdruck. Beispielsweise sind unsere Flachbildfernseher von diesen amorphen Halbleitern abhängig, da Sie im Gegensatz zu Kristalltransistoren dieses Material zu sehr großen Folien verarbeiten können, sodass Ihr Bildschirm eine dünne Folie aus amorphem Material mit jeweils kleinen Transistoren aufweist die mit Flüssigkristallen schalten oder interagieren und Pixel ein- und ausschalten.

Vor dieser Entdeckung glaubte man, dass nur kristalline Materialien dies tun könnten. So wurden mikroelektronische Geräte wie der Transistor hergestellt. Die Leute auf dem Gebiet der Festkörperphysik und bei der Herstellung dieser Geräte glaubten alle, dass man Kristalle verwenden müsse.

Was Stan tat, war nicht für möglich gehalten worden. Es sorgte für Aufsehen, als er seine Ergebnisse im November 1968 sowohl in der New York Times als auch in Physical Review Letters veröffentlichte . Es gab eine Menge Leute, die darüber sehr verärgert waren, vor allem, weil er völlig autodidaktisch war. Er hatte keine wissenschaftliche Ausbildung.

Die Nickel-Metallhydrid-Batterie, die kam, als Stan einige seiner Wissenschaftler am ECD an der Speicherung von Wasserstoff beschäftigte, ermöglichte das Wasserstoffauto, von dem Lillian zuvor gesprochen hatte.

LH: Es gibt diesen dramatischen Moment, von dem wir in dem Buch erzählen, als diese Forscher diese Nickel-Metallhydrid-Batterie zum ersten Mal in einem Becher herstellen. Sie bringen es zu Stan und er beruft ein Treffen der Mitarbeiter ein, um es zu demonstrieren. Es gibt diese kleine Becherbatterie - diese grobe experimentelle Demonstration - und er sagt zu der Gruppe: "Eines Tages wird das ein Elektroauto antreiben."

Und sie glaubten ihm nicht, aber irgendwann tat es das.

PG: Der Grund, warum wir das Buch The Man Who Saw Tomorrow nennen, ist, dass er sehr weit vorausgesehen hat, um sich die möglichen Entwicklungen und Auswirkungen seiner Entdeckungen vorzustellen.

Als er für die Geschichte der New York Times über die Entdeckung des Ovshinsky-Effekts, den Schwellenschalter, interviewt wurde, fragte der Reporter ihn: "Wofür könnte das gut sein?" Und eines der Dinge, die er sagte, war: "Nun, Sie könnten einen Fernseher bauen, den Sie wie ein Bild an Ihre Wand hängen könnten."

Das war im Jahr 1968, als die Leute Kathodenstrahlröhrenfernseher benutzten, und die Leute in der Elektronik hielten das für absolut lächerlich.

Sie sagen, dass Ovshinskys Entdeckung des Phasenwechselspeichers den größten Einfluss auf die Welt haben wird. Können Sie erklären, was diese Technologie ist und wie sie sich auf unsere Zukunft auswirkt?

LH: Der Phasenwechselspeicher ist ein Ableger von Ovshinskys Schwellenwertschalter, bei dem entweder ein elektrischer Impuls oder ein Laserimpuls das amorphe Chalkogenidmaterial in kristallines umwandelt. es bleibt in diesem Zustand, bis ein stärkerer Impuls es wieder ändert. Diese bistabile Funktion - dh der Puls bleibt in mehr als einem Zustand stabil - ermöglicht es dem Switch, Informationen zu speichern und so als nichtflüchtiger elektronischer oder optischer Speicher zu fungieren.

Im Vergleich zum derzeit vorherrschenden Silizium-Flash-Speicher ist der Phasenwechselspeicher etwa hundertmal schneller, benötigt weniger Strom und kann viel häufiger getaktet werden. Wenn Hersteller daran arbeiten, die Geschwindigkeit und Speicherkapazität von Flash-Speicherchips durch Verkleinerung zu erhöhen, werden sie irgendwann eine Grenze erreichen. Das Chalkogenid-Gedächtnis unterliegt dieser Einschränkung nicht und arbeitet aufgrund seines geringeren Energiebedarfs tatsächlich besser, wenn es verkleinert wird.

Da die Computertechnologie in unserem Leben eine so große Rolle spielt und der Phasenwechselspeicher von Ovshinsky dazu beiträgt, dass die heutigen Computer besser funktionieren und Designer in Zukunft fortschrittlichere Computerarchitekturen erstellen können, scheint sich dies zunehmend auszuwirken.

Der verstorbene John Ross, ein Pionier der Chemie in Stanford, sagte einmal: „Stan ist ein Genie, aber kein Wissenschaftler.“ Er hatte fast ein Gespür für Intuition, wie er es selbst mit Worten wie „Fühlen“ oder „Fühlen“ beschreibt zu wissen, was diese unbelebten Teilchen sind, aus denen sich unser Wesen zusammensetzt. Können Sie versuchen, diese Qualität zu erweitern?

PG: Wenn er sagt: "Ich sehe die Atome und Moleküle und weiß, was sie tun wollen", dann, weil er brillant war. Er las viel in allen möglichen Bereichen, las sehr schnell und behielt alles bei.

Die Leute würden darüber reden, ihn lesen zu sehen, und er würde nur die Seiten umblättern, wie Sie oder ich es überfliegen würden. Er würde sich einfach an alles erinnern, und er könnte Jahre später zum Buch zurückkehren und genau die Seite finden, die er zitieren wollte. Diese Art von Informationsspeicher war eine Sache.

Ein anderer Grund war, dass er nicht die formale Ausbildung hatte, die ein Physiker haben würde, und dass er nicht über die mathematischen Techniken verfügte, um seine Ideen mit Hilfe von Berechnungen auszuarbeiten. Er hat sich sehr auf das Visualisieren verlassen und so entsteht das „Gefühl für Atome“. Er nutzte seine Intelligenz, verwandelte sie jedoch in visuelle Bilder, die ihm eine Vorstellung davon gaben, was man mit der Kombination verschiedener Elemente erreichen kann.

LH: Ein anderer Ansatz, den Stan benutzte, war, dass er Analogien zwischen Phänomenen in verschiedenen Bereichen verwendete.

PG: Er interessierte sich für eine gewisse Zeit für Neurophysiologie und hat tatsächlich eine Zeit lang auf diesem Gebiet geforscht. Aber er betrachtete Nervenzellen als Schalter und ging noch einen Schritt weiter. Er konstruierte tatsächlich einen Schalter, der so funktionierte, wie er es von Nervenzellen verstand, und schuf eine völlig neue Art von Schalter. Dies war ein wichtiger Schritt zur Entdeckung des Ovshinsky-Effekts.

Obwohl er kein ausgebildeter Wissenschaftler war, stellte er viele sehr kluge Wissenschaftler ein, um mit ihm an seiner Forschung zu arbeiten und seine Arbeit auf eine Weise zu erklären, die ihm schwer gefallen wäre.

Erzählen Sie uns etwas über die Art und Weise, wie Stan - und seine zweite Frau, Iris - das Weltbild beeinflussten, um seine Erfindungen zu beeinflussen?

PG: Es ist wichtig, die Idee einzubeziehen, dass ein Großteil seiner Arbeit durch soziale und politische Ideale motiviert war. All diese alternativen Energiequellen - Batterien, Sonnenkollektoren oder wasserstoffbetriebene Autos - waren Mittel und Wege, um ein Ziel zu erreichen, das er und Iris bei der Gründung ihres Unternehmens identifizierten: den Versuch, fossile Brennstoffe zu ersetzen.

Dies war eine andere Art, wie er morgen sah. Er nahm einige der Probleme vorweg, die wir jetzt erleben, wie die globale Erwärmung. Diese Art von idealistischer sozialer Vision war ihm ebenso wichtig wie die Erfindung oder die Verfolgung seiner Entdeckungen - und es war sehr wichtig, wie sie das Unternehmen führten.

Sie wollten ECD zu einer Verkörperung ihrer sozialen Ideale machen, was sehr großzügige Vorteile und auch die Förderung der individuellen Entwicklung bedeutete - viele Bildungsvorteile für die Mitarbeiter, viele Dinge, die ein Gefühl der Solidarität und des Engagements für die von Stan gewünschten Ziele hervorriefen zu verfolgen.

Er war nicht nur ein brillantes Genie, er versuchte wirklich, das Leben für die Menschen besser zu machen. Wenn er über seinen Hintergrund als Sozialist sprach, war es in einem anderen Sinne als das, was viele von uns vom Sozialismus als Philosophie haben, dass die Regierung Dienstleistungen erbringen sollte oder dass man Industrien verstaatlichen sollte - das interessierte ihn überhaupt nicht . Er betrachtete den Sozialismus als eine Möglichkeit, das Leben der Menschen zu verbessern, und er widmete sich dem wirklich und es gelang ihm in gewissem Maße.

LH: Er interessierte sich nicht wirklich für das Geldverdienen, außer dass er das Geld brauchte, um die Forschung zu unterstützen, die er machen wollte.

Lassen Sie uns über einige der Rückschläge sprechen, denen er auf seinem Gebiet ausgesetzt war. Er wurde auf seinem Gebiet hoch gelobt und anerkannt, galt aber auch als Außenseiter. Wie wirkten sich diese konkurrierenden Wahrnehmungen auf ihn aus?

LH: Es hat ihm persönlich sehr wehgetan. Sie wollten ihn nicht akzeptieren. Einige von ihnen waren ein bisschen neidisch, dass sie nicht auf die Dinge gekommen waren, die er tat.

PG: Er war nicht absichtlich eine oppositionelle Figur. Er wollte akzeptiert werden, er liebte die Wissenschaft. Und viele der begabtesten Wissenschaftler schätzten ihn. Mehrere Nobelpreisträger, die zu Besuch kamen, nur weil sie mit ihm sprechen wollten, erkannten, was für ein origineller kreativer Geist er war.

LH: Leute wie II Rabi.

PG: Rabi, der viel früher seinen Nobelpreis gewonnen hat und ein hochrangiger Staatsmann im wissenschaftlichen Establishment war, hat sich mit Stan wirklich verstanden und ihn mehr als einmal als Genie bezeichnet.

Andererseits gab es Leute, die ihm gegenüber misstrauisch waren und dachten, er sei ein Scharlatan. Die Art und Weise, wie er seine Arbeit veröffentlichte, die für einen Wissenschaftler zu dieser Zeit als sehr unprofessionell galt und Ihre Entdeckung auf die Titelseite der New York Times brachte, gefiel ihnen nicht .

Als er an seiner neurologischen Forschung an der Wayne University in Detroit arbeitete, sagte er, wie wunderbar es sei, dass die anderen dort arbeitenden Wissenschaftler ihn akzeptierten und sich für seine Forschung interessierten. Er sagte: "Ich dachte, so ist die Wissenschaft." Wenn Sie einen Beitrag leisten, werden Sie geschätzt und akzeptiert. Die feindselige Reaktion, die er bekam, als er seine Entdeckung des Ovshinsky-Schalters ankündigte, überraschte ihn zweifellos und verursachte ihm Bestürzung.

Viele Leute nennen Stan "Einstein oder Edison dieser Generation". Welche Eigenschaften könnten verwendet werden, um den nächsten Stan Ovshinsky zu beschreiben?

PG: Wir haben diesen Tribut vom Berkeley-Ökonomen Harley Shaiken, der ein Mentee von Stan war, am Ende des Buches, der sagte: "Er war der letzte seiner Art", und in gewisser Weise war er es. Er war ein Produkt seiner frühen Erziehung und dieses historischen Moments. Die andere Sache an ihm, die es sehr schwer macht, diese Frage zu beantworten, ist, dass es normalerweise offensichtliche Eigenschaften gibt, die Pädagogen zu fördern versuchen sollten, aber was Stan zeigt, ist, dass man so jemanden nicht erschaffen kann. Es wird in Zukunft brillante, einzigartige Figuren geben, aber ihre Einzigartigkeit macht sie unvorhersehbar.

Deshalb sind Leute, die als Vergleich vorgeschlagen wurden - Steve Jobs oder Elon Musk - wirklich keine guten Vergleiche.

Es wäre interessant für mich, wenn in Zukunft eine andere, völlig unvorhergesehene, brillante, kreative Person vorbeikommt, ob andere Leute behaupten, er sei ein anderer Ovshinsky.

LH: Stan war eine Art Übergangsfigur.

PG: Seine Karriere umfasste den Übergang vom Industriezeitalter zum Informationszeitalter. Wenn Sie also über die Frage nachdenken, ob in Zukunft jemand wie Stan auftaucht, könnte dies ein Hinweis sein - jemand, der nicht nur im Rahmen unserer Zeit arbeitet - wir verstehen das jedoch -, sondern wirklich morgen sieht und hilft Machen Sie diesen Übergang in eine andere Ära, die wir uns per Definition erst vorstellen können, wenn sie auftaucht.