Харалд Хаас: Безжични данни от всяка крушка

Знаете ли, че имаме 1,4 милиона клетъчни радио-мачти разположени по целия свят? И това са базови станции. А също така имаме повече от пет милиарда от тези устройства. Това са клетъчни мобилни телефони. И с тези мобилни телефони, ние изпращаме повече от 600 терабайта данни всеки месец. Това е 6 с 14 нули -- много голямо число. И безжичните комуникации се превърнаха във всекидневна услуга като електричеството и водата. Използваме ги всеки ден. Използваме ги в ежедневния си живот сега -- в личния си живот, в живота си на работа. И дори трябва да бъдем помолени понякога, много любезно, да изключим мобилния си телефон на събития като това, по уважителни причини. И поради тази значимост, реших да разгледам проблемите, които са свързани с тази технология, защото тя е от толкова фундаментално значение за нашия живот.

И един от въпросите е капацитета. Начинът, по който пренасяме безжични данни е с помощта на електромагнитни вълни -- по-специално, радиовълни. И радиовълните са ограничени. Те са оскъдни, те са скъпи; и разполагаме само с определен диапазон от тях. И поради това ограничение, те не се справят с изискването за безжично предаване на данни, и количеството на байтовете и данните, които се предават всеки месец. И просто сме на изчерпване на радиочестотния спектър. Има и друг проблем. Това е ефективността. Тези 1,4 милиона клетъчни радио мачти, или базови станции, консумират много енергия. И трябва ли да споменавам, че по-голямата част от енергията не се използва за предаване на радио вълните, а се използва за охлаждане на базовите станции. Така че ефективността на такава базова станция е само около пет процента. И това създава голям проблем. Освен това има друг проблем, с който всички сте наясно. Трябва да изключвате мобилния си телефон по време на полети. В болниците, представляват проблеми свързани със сигурността. А сигурността е друг проблем. Тези радио вълни проникват през стените. Те могат да бъдат засечени, и някой може да използва вашата мрежа, ако има лоши намерения.

Така че това са четирите основни проблема. Но от друга страна, имаме 14 милиарда от тези: електрически крушки, светлина. И светлината е част от електромагнитния спектър. Така че нека да погледнем това в контекста на целия електромагнитен спектър, където имаме гама-лъчи. Не искате да се доближавате до гама-лъчите, може да бъде опасно. Рентгеновите лъчи са полезни, когато ходите в болниците. И после има ултравиолетова светлина. тя е добра за един хубав загар, но иначе е вредна за човешкото тяло. Инфрачервена светлина -- поради регламентите за безопасност на очите, можете да я използвате само при ниска мощност. И освен това имаме радио вълни, с проблемите, които току-що споменах. И там в средата, имаме видимия спектър на светлината. Това е светлината, и светлината е наоколо в продължение на много милиони години. И всъщност, тя ни е създала, тя е създала живота, тя е създала всички живи неща. Така че по своята същност е безопасна за употреба. И не би ли било страхотно да се използва за безжични комуникации.

Не само това, аз направих сравнение на целия спектър. Сравних радиовълновия спектър -- неговия размер -- с размера на видимия спектър на светлината. И можете ли да отгатнете? Имаме 10 000 пъти повече от този спектър, който е там, за нас, за да го използваме. Така че не само имаме това огромно количество на радиочестотния спектър, нека да ги сравним с числата, които току-що споменах. Имаме 1,4 милиона скъпо разгърнати, неефективни клетъчни радио базови станции. И умножете това по 10 000 и ще получите 14 милиарда. 14 милиарда е броят на електрическите крушки, които вече са монтирани. Така че разполагаме с инфраструктурата. Погледнете към тавана, ще видите всички тези крушки. Отидете на първия етаж, ще видите тези крушки.

Можем ли да ги използваме за комуникации? Да. Какво трябва да направим? Единственото нещо, което трябва да направим е да заменим тези неефективни крушки с нажежаеми жички, флуоресцентните лампи, с тази нова технология от светодиоди, светодиодни крушки. Светодиодът е полупроводник. Той е електронно устройство. И има много хубава характеристика. Неговата интензивност може да бъде модулирана при много високи скорости, и може да бъде изключвана при много високи скорости. И това е основно свойство, което изследваме с нашата технология. И така нека ви покажа как го правим. Нека да отидем до най-близкия съсед на видимия спектър на светлината -- нека да разгледаме дистанционното управление. Всички знаете, че дистанционните управления имат инфрачервени светодиоди -- в основни линии, включвате светодиода, и ако го изключите, и то се изключва. И това създава един прост, нискоскоростен поток на данни, 10 000 бита в секунда, 20 000 бита в секунда. Не може да се използва за YouTube видео.

Това, което направихме бе, че разработихме технология, с която можем освен това да заменим дистанционното управление с електрическа крушка. Ние предаваме с нашата технология, не просто един поток данни, ние предаваме хиляди потоци от данни паралелно, с дори по-високи скорости. И технологията, която сме разработили -- тя се нарича SIM OFDM. Това е пространствена модулация -- това са единствените технически термини, няма да навлизам в подробности -- но това е начинът, по който позволихме на този източник на светлина да изпраща данни.

Може да кажете: "Добре, това е хубаво -- слайд, създаден за 10 минути." Но не е само това. Това, което направихме, бе че също така разработихме демонстратор. И аз показвам за първи път пред публика този демонстратор на видима светлина. И това, което имаме тук е обикновена настолна лампа. Ние поставихме светодиодна крушка, струваща три долара, поставихме нашата технология за обработка на сигнали. И после това, което имаме тук, е малка дупка. И светлината преминава през тази дупка. Там има приемник. Приемникът конвертира тези малки, едва доловими промени в амплитудата, които създаваме там, в електрически сигнал. И този електрически сигнал след това се превръща обратно във високоскоростен поток от данни. В бъдеще се надяваме, че ще можем да интегрираме тази малка дупка в тези смарт телефони. И не само да интегрираме фотодетектор тук, но може би да използваме вътрешната камера.

И така какво се случва когато включа лампата? Както може би очаквате, това е светлина, настолна лампа. Поставете книгата си под нея и можете да четете. Тя осветява пространството. Но в същото време, можете да видите това видео тук. И това е видео, видео с висока резолюция, което се предава чрез светлинния лъч. Вие сте критично настроени. Мислите си: "Ха, ха, ха. Това е един умен учен, който прави малко трикове тук." Но позволете ми да направя това.

(Ръкопляскане)

Още веднъж. Все още не вярвате? Това е тази светлина, която предава това видео с висока резолюция в разделен стрийм. И ако се вгледате в светлината, тя осветява, както бихте очаквали. Не забелязвате нищо с очи си. Не забелязвате едва доловимите промени в амплитудата, които запечатваме върху тази крушка. Тя обслужва целите на осветлението, но в същото време, ние сме в състояние да предаваме тази информация. И можете дори да видите, дори светлината от тавана стига долу до приемника. И той може да пренебрегне постоянната светлина, понеже всичко, от което се интересува приемника, са едва доловими промени. Също може да имате някои критични въпроси. Може да кажете: "Добре, трябва ли осветлението да е включено през цялото време за да работи това?" И отговорът е да. Но, вие може да затъмните светлината до ниво, което изглежда като изключено. И все още ще сте в състояние да предавате данни -- това е възможно.

Аз ви споменах за четирите предизвикателства. Капацитет: Имаме 10 000 пъти по-голям спектър, 10 000 пъти повече светодиоди, инсталирани вече в инфраструктурата. Ще се съгласите с мен, надявам се, че повече няма да има проблем с капацитета. Ефективност: Това са данни, пренесени чрез осветяване -- на първо място това е устройство за осветление. И ако сметнете енергийния бюджет, предаването на данните идва безплатно -- висока енергийна ефективност. Не говоря за високата енергийна ефективност на тези светодиодни крушки. Ако целият свят ги използва ще спестим стотици електроцентрали. Това е настрана.

И освен това споменах наличността. Ще се съгласите с мен, че имаме осветление в болницата. Трябва да виждате какво правите. Имаме осветление в самолетите. Навсякъде има светлини. Огледайте се наоколо. Навсякъде. Погледнете вашия смарт телефон. Има светкавица, флаш светлина от светодиод. Това са потенциални източници за предаване на данни с висока скорост.

И после идва въпросът със сигурността. И надявам се, ще се съгласите с мен, че светлината не прониква през стените. Така че никой, ако имам светлината тук, ако имам секретни данни, никой от другата страна на тази зала, през тази стена, няма да може да разчете данните. И има данни само там, където има светлина. Така че, ако не искам този приемник да получава данните, тогава това, което мога да направя е, да го завъртя настрани. Така данните ще вървят в тази посока, няма да се получават повече. Сега можем всъщност да видим накъде отиват данните.

Така че за мен, приложенията на това, за мен, са отвъд границата на въображението в момента. Имахме един век на много добри, умни разработчици на приложения. И трябва само да забележите, че където имаме светлина, съществува потенциален начин за предаване на данни. Но аз мога да ви дам няколко примера. Може да видим ефекта още сега. Това е дистанционно задвижвано превозно средство под океаните. И те използват светлина за осветяване на пространството там. И тази светлина може да се използва за предаване на безжичните данни, които тези неща да използват, за да комуникират едни с други.

Искробезопасни среди, като този нефтохимически завод -- не можете да използвате радиочестоти, те може да генерират антенни искри, но може да използвате светлина -- може да видите много светлина там. В болниците, за нови медицински инструменти; на улиците за контрол на трафика. Автомобили имат предни светлини със светодиоди, задни светлини базирани на светодиоди, и колите могат да комуникират една с друга и да се предотвратяват инциденти, като те обменят информация. Светофарите могат да комуникират с колите и така нататък. И освен това има милиони такива улични лампи инсталирани по цял свят. И всяка улична лампа може да бъде безплатна точка за достъп. Може да я наречем, всъщност, Li-Fi, light-fidelity (светло-прецизност). И после имаме самолетните кабини. Има стотици светлини в кабината на въздухоплавателните средства, и всяка от тези светлини може да бъде потенциален предавател на безжични данни. Така бихте могли да се насладите на любимото си TED видео по време на дълъгия полет обратно вкъщи. Онлайн живот. Така че мисля, че това е визия, която е постижима.

Всичко, което ще трябва да направим е да поберем един малък микрочип във всяко потенциално устройство за осветяване. И тогава ще се комбинират две основни функции: осветление и безжично предаване на данни. И тази симбиоза, аз лично вярвам, би могла да реши четирите основни проблема, пред които сме изправени в безжичните комуникации в наши дни. И в бъдеще, може да имаме не просто 14 милиарда крушки, но бихме могли да имаме 14 милиарда Li-Fi, инсталирани по цял свят -- за по-чисто, по-зелено, и дори по-светло бъдеще.

Благодаря ви.

(Ръкоплсякане)