史密斯與同事博伊爾構(gòu)想了將光轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的方法,為數(shù)碼攝影及醫(yī)學、天文學領(lǐng)域的進步指明了方向。
貝爾實驗室的研究員喬治·史密斯(George E.Smith)于2025年5月28日在美國新澤西州的家中辭世,享年95歲。他和威拉德·博伊爾(Willard S.Boyle)因發(fā)明了一種成像半導體電路,即電荷耦合器件(CCD)傳感器,獲得了2009年的諾貝爾物理學獎(當時與他們二人共享這一殊榮的是光學通信領(lǐng)域的科學家高錕)。
史密斯于1930年5月10日生于紐約州白原市,小時候因父親的原因曾輾轉(zhuǎn)多個學校就讀。1955年,他畢業(yè)于賓夕法尼亞大學,并于1959年獲得芝加哥大學的物理學博士學位。
1969年,他與博伊爾在黑板上勾勒出一個構(gòu)想,該構(gòu)想后來成為數(shù)碼攝影和深空成像等應(yīng)用的技術(shù)基石。該構(gòu)想的創(chuàng)新核心是一種被稱為“光電效應(yīng)”的現(xiàn)象,愛因斯坦對這種現(xiàn)象的探索比他們還要早半個世紀。他們從愛因斯坦的研究中得知,光能使電子脫離金屬及其他材料表面。隨后,他們通過頭腦風暴推測出:金屬釋放的電荷可以被引導和儲存。二人認為,這種電子集結(jié)技術(shù)可以與半導體結(jié)合,構(gòu)建入射光的圖像。史密斯說:“你想要的是光子射入,且每個光子產(chǎn)生一個可計數(shù)的電子?!?/p>
他們最初提出這一構(gòu)想是為了將其應(yīng)用于一款計劃推出的可視電話(史密斯與博伊爾在貝爾實驗室主導的項目之一)上。這個當時被稱為“PicturePhone”(可視電話)的未來主義概念,成了測試CCD的早期試驗場。該器件可以將光轉(zhuǎn)換為電子信號。
在1974年注冊專利后,CCD的巨大應(yīng)用潛力迅速顯現(xiàn)。
1975年,伊士曼柯達公司的團隊推出近乎鞋盒大小的數(shù)碼相機原型機一通過CCD技術(shù)將圖像存儲于盒式磁帶(可存儲約30張照片的數(shù)據(jù))上。該相機的首席發(fā)明家史蒂文·薩森(Steven Sasson)稱之為“全電子相機”可行性驗證的關(guān)鍵時刻,盡管其處理方式與當今超高速、高分辨率數(shù)字成像截然不同。
與此同時,天文學家也意識到,CCD技術(shù)可通過捕捉超人類視覺的光波圖像來推動其領(lǐng)域發(fā)展,助力探索有關(guān)宇宙本質(zhì)的根本問題。至20世紀70年代末,天文臺已經(jīng)在用CCD成像單元替代大型照相底片,由此開啟觀測轉(zhuǎn)型:基于CCD技術(shù),宇宙通過哈勃空間望遠鏡等設(shè)備的鏡頭開始呈現(xiàn)為更加清晰和精細的圖景。
迅猛發(fā)展的CCD技術(shù)亦為深??碧胶陀跋褚龑中g(shù)開辟了新疆域。
諾貝爾獎委員會2009年在宣布物理學獎時指出,史密斯與博伊爾的工作最終幾乎觸及了生活的方方面面。瑞典皇家科學院的秘書長貢納爾·厄奎斯特(GunnarOquist)也補充稱:“他們的研究奠定了現(xiàn)代信息社會的基礎(chǔ)?!?/p>