Bellovi Laboratoriji

Dandanes se zdi, da se za dobro človeštva borijo le še Marvelovi Avengersi in DCjeva Justice League, drugi pa snemamo selfije in se razvajamo v foteljih, čakajoč naslednji veliki izum, ki ga bo naznanil Kickstarter. A nismo bili vedno tako zagledani vase in še pred desetletji so velik napredek tehnike omogočale združbe drugačne vrste – raziskovalni laboratoriji večjih gigantov s področja elektronike in telekomunikacij. Večji del 20 stoletja je bil Bell Labs najbolj inovativna znanstvena organizacija na svetu, zato se je je prijel vzdevek tovarna idej.

Bell Labs v Holmdelu, New Jersey, je bil središče raziskovalne dejavnosti v letih 1962 – 2003.

(Pra)zgodovina

Bellovi laboratoriji so poimenovani po podjetju Bell Telephone, ta pa seveda po Alexandru Grahamu Bellu, (enemu od) izumitelju(ev) telefona. A podjetje Bell je bilo konglomerat številnih manjših ponudnikov, ki jih je imel v (delni) lasti American Telephone and Telegraph Company (AT&T), izdelke (telefone, centrale in podobno) pa so izdelovali v še eni njegovi podružnici – Western Electric. Korenine raziskovalnega dela podjetja Bell segajo v leto 1880, ko je francoska vlada g. Bellu dodelila Voltino nagrado v višini takratnih 50.000 frankov (sedanjih 200.000 evrov) za izum telefona štiri leta prej. Bell je takrat skupaj s partnerji financiral Voltine laboratorije za raziskave na področjih analize, snemanja in prenos zvoka.

Čeprav je prav AT&T začel ponujati telefonske storitve, se je v začetku prejšnjega stoletja znašel v velikih težavah. Patenti za telefon so namreč potekli že konec 19. stoletja in na trgu se je trlo majhnih krajevnih ponudnikov. Praksa AT&T pa ni zajemala skrbi za zadovoljstvo  starih uporabnikov, temveč je bolj temeljila na tožarjenju in ustrahovanju manjših tekmecev. To se zdi danes precej hudobno početje, takrat pa je bilo običajna poslovna praksa, če se spomnimo le spopada Edisona in Tesle. Da bi bila zgodba še bolj zapletena, številna podjetja niso imela združljivih telefonskih linij in naprav. Tako je moral imeti marsikdo tri ločene linije in tri telefone, da se je lahko pogovarjal z vsemi sosedi. Da o odsotnosti telefonskega zvonca niti ne govorimo – poslušalca na drugi strani si priklical s kričanjem v slušalko in upanjem, da se bo kdo odzval.

Eden prvih izumov, povezanih z AT&T, je bila elektronka. Razvita je bila, da omogoča ojačitev signala in s tem potovanje zvoka po električnih žicah na daljše razdalje – od obale do obale (do leta 1910 je bil domet omejen nekje na 2000 km). Elektronka je bila velik uspeh, k njeni priljubljenosti pa je prispeval celo starajoči se Bell, ko je leta 1915 ponovil svoj sloviti stavek: »G. Watson, pridite sem, potrebujem vas« – tokrat med New Yorkom in San Franciscom (cena pogovora je bila 120 EUR/minuto v današnjih cenah).

Razcvet

V tistem času je vodstvo razvoja prevzel mladi dr. Jewett, ki je hitro ugotovil, da je tožarjenje neplodovito. Zavzel se je za to, da bi AT&T vsem ponujal enovito storitev ter končal dvomljivo poslovno prakso. Počasi je AT&T začel sodelovati z drugimi manjšimi ponudniki in jim dovoljevati dostop do svojega omrežja, seveda za odškodnino. Prav tako je uveljavil enovit sistem, da ni bilo več potrebe po večjemu številu aparatov. Leta 1925 je bil Bell Labs v New Yorku tudi uradno ustanovljen z združenjem raziskovalnih delov AT&T in Western Electric. Eden prvih podvigov je bil prenašanje televizijske slike iz Washingtona v New York. S 128 vrsticami je bila še daleč od današnjih 4K, a začetek je bil tu. Razvoj ni zastal niti med Veliko depresijo, čeprav je promet AT&Tju močno usahnil. Plače so bile resda nižje, a so uslužbenci krajši delovni čas izrabljali za dodatno izobraževanje. Zamisel iz takratnih časov je podvodni kabel, ki bi povezoval Ameriko z Evropo, za potrditev usmeritve pa si je leta 1937 Clinton J. Davisson, raziskovalec v Bellovem laboratoriju, delil Nobelovo nagrado za fiziko za dokazovanje valovne narave elektronov (raziskava je kasneje prispevala k razvoju tranzistorja). Konec tridesetih let so Bellovi laboratoriji najostrejše ume privabljali ne le z dobrimi razmerami, temveč tudi s solidno plačo – več kot 100.000 EUR na leto v današnjem denarju.

Med drugo vojno se je Bell Labs bolj posvetil vojaški tehnologiji, njegovi inženirji so sodelovali pri izpopolnitvi radarja in sonarja (pri razvoju slednjega je eden bolj poniglavih inženirjev predlagal, naj pod laboratorijem zgradijo bazen za preučevanje morskih psov; pri tem je dobil soglasje skoraj vseh svojih predpostavljenih, zapletlo se je le pri direktorju). A kljub temu so še vedno tekle raziskave za nadomestek za elektronke, občutljive in za izdelavo zapletene naprave. Poizkusi s polprevodniki so se sicer vlekli že nekaj let, a večjega preskoka vse do konca leta 1946 ni bilo. Takrat so izdelali prvo improvizirano vezje z majhno ploščico germanija ki je malenkost ojačalo signal. Decembra 1947 je takrat že izboljšana naprava uspešno prestala predstavitev pred vodstvom podjetja, zato so nemudoma stekli postopki za patentiranje. Zapletlo se je le pri imenu, saj je bilo v igri kar nekaj možnosti, med drugim  trioda, a je interna anketa pokazala, da je pravo ime tranzistor. Predstavitev tranzistorja v širši javnosti sicer ni odmevala, strokovna javnost pa je bila navdušena. Zamisli o uporabi so deževale od vsepovsod. Razvoj tranzistorja pa s tem ni bil zaustavljen, v Bell Labs so kmalu izdelali izboljšane inačice, ki so še zniževale potrebo po krmilnem toku. Kmalu so tranzistorje začeli uporabljati v računalniške in komunikacijske namene. Kako cenjen je bil izum tranzistorja, pove podatek, da so za njegovo odkritje John Bardeen, Walter Brattain in William Shockley prejeli Nobelovo nagrado za fiziko leta 1956, torej manj kot desetletje po izumu.

Mikrovalovni sprejemnik s katerim sta Arno Penzias in Robert Wilson odkrila odmev Velikega poka.

Naravni monopol

Zaradi razcveta poslovanja pa je bil AT&T pod drobnogledom protimonopolističnih uradov zvezne uprave. Z nekaj pomoči politike je leta 1956 dosegel zelo dober dogovor – v dobro kvalitetnih telefonskih povezav, ki so postale nujna dobrina, je bil »naravni monopol« dovoljen. Za protiuslugo pa je moral AT&T dovoliti rabo obstoječim patentom vsem zainteresiranim ameriškim podjetjem, bodoči patenti pa so se uporabljali za razumno pristojbino. Iz takega kaotičnega stanja še pred nekaj desetletji je AT&T izšel kot veliki zmagovalec. Uvedel je enoten telefonski sistem in v desetletjih vzpostavil telekomunikacijsko omrežje. Povezovanje vseh teh mrež v eno enovito je trajalo skoraj tri četrt stoletja, proces, ki ga je nadgradil še internet.

Nekatera odkritja, tako kot sončne celice, so bila skoraj naključna. Pri izboljšavah tranzistorja so naleteli na material, ki je sončne žarke precej učinkovito pretvarjal v električno energijo. A sončne celice so bile drage – povprečno gospodinjstvo bi moralo za zadostitev svojih takratnih potreb kupiti za 1,5 milijona dolarjev celic. Podobno naključje je tlakovalo še eno Nobelovo nagrado. Pri preizkušanju mikrovalovnih sprejemnikov sta Arno Penzias in Robert Wilson ugotovila, da njun sprejemnik sprejema čudno vsenavzoče sevanje. Po mučnem iskanju napake (ki je zajemala tudi temeljito čiščenje antene in odstranjevanje golobjih drekcev; da ne bo kdo dejal, da je pot do Nobelove lahka) sta se sprijaznila s porazom. A kasneje sta ob pomoči Roberta Dickea ugotovila, da gre za ostanke sevanja velikega poka. Druga odkritja so bila plod dolgotrajnega dela, na primer laser in tranzistor MOSFET, slednji je bil kasneje osnova za številna integrirana vezja. Število zaposlenih v Bell Labs se je sredi 60. let povečalo na približno 15.000 zaposlenih, od tega 1200 doktorjev. V tistih letih je Bell Labs vzpostavil mikrovalovne povezave med mesti in podmorske kable med celinami. Leta 1969 sta Willard Boyle in George Smith izumila slikovno tipalo CCD in bila za to štiri desetletja kasneje nagrajena z Nobelovo nagrado.

Vse več raziskav v 60. in 70. letih je bilo usmerjeno v računalništvo. Razvit je operacijski sistem Unix in programski jezik C (kasneje tudi C++). Poleg tega je Bell delal na področju integriranih vezij (pri 32-bitnih procesorjih je prehitel tako Intel kot Motorolo). Hkrati pa niso zaostajali niti na področju telekomunikacij. Že leta 1971 so Bellovi inženirji krožili okoli Philadelphije in v stari prikolici preizkušali signal brezžičnega telefona ničte generacije. Naredili so tudi prve interne klice, a komercialno rabo jim je hitro speljala Motorola.

Počasno hiranje

Osemdeseta leta so v gospodarstvo prinesla liberalizacijo. Monopoli niso bili več zaželeni in ameriška vlada je AT&T razbila na več podjetij. Bell Labs je ostalo le eno od njih, toda njegov pomen se je počasi zmanjševal, saj je bil zaradi narave reči prisiljen delati na komercialno opravičljivih projektih in ne več na osnovnih raziskavah, ki morda niso vodila nikamor. Kljub temu je bila prisotna razvojna inercija – z razvojem optičnih vlaken za prenos telefonskega signala so v Bell Labs začeli že v 70. letih, leta 1988 pa potegnili prvi čezatlanstki optični kabel.

Devetdeseta leta je Bell Labs začel z WLANom in modemom 56K, a drobljenje podjetja se je nadaljevalo še naslednje desetletje. Od podjetja se je odcepil AT&Tjev raziskovalni oddelek, ostanek pa se je preimenoval v Lucent Technologies. Čeprav je bil razvoj okrnjen, je sodelavcem novega podjetja uspelo dobiti dve Nobelovi nagradi: Steven Chu za razvoj metode hlajenja atomov z lasersko svetlobo (1997) in Horst Störmer, Robert Laughlin in Daniel Tsuiu za odkritje in pojasnitev Kvantnega Hallovega učinka (1998).

Lucent se je leta 2006 pridružil francoskemu Alcatelu in sestavljal Alcatel-Lucent, kar je povzročilo nemalo zgražanja v ameriški javnosti. V upanju na spodbuditev raziskav si je združeno podjetje spet nadelo ime Bell Laboratories, a v malodane slovenski maniri pozabilo na raziskovalce. Leta 2008 so na temeljnih fizikalnih raziskavah tako delali le še štirje (4!) raziskovalci. V zadnjih letih so v Bell Laboratories spet poskušali zagnati raziskave,  osredotočene na informacijske in komunikacijske tehnologije. Lani poleti so tako objavili, da so dosegli rekordno hitrost pri prenosu podatkov, konec leta pa si je Eric Betzig delil Nobelovo nagrado za kemijo za prispevek k fluorescenčni mikroskopiji, opravljeni v Bell Labs.

Marsikdo vlogi Bell Labs pri razvoju modernih naprav zadnjega stoletja pripisuje podoben pomen kot Nasinemu programu Apollo in projektu Manhattan. Še bolj zanimiva pa je pot razvoja tega podjetja, ki je v nasprotju z liberalno mantro največjega dobra širši javnosti s široko dostopnimi izumi dala v času, ko je imelo politično dogovorjen monopol. Ironija je, da je podjetje pokopala prav liberalizacija storitev, a preden začnemo pregovorno nergati, se spomnimo, da nam je ta pripeljala tudi telefonske storitve, ki so malenkost cenejše kot omenjenih 120 EUR/minuto.