Harald Haas: Drahtlose Daten von jeder Glühbirne

Wussten Sie, dass wir 1,4 Millionen Funkmasten auf der Erde haben? Das sind Basisstationen. Und wir haben außerdem über fünf Milliarden von diesen Geräten hier. Das sind Mobiltelefone. Und mit diesen Mobiltelefonen übertragen wir jeden Monat 600 Terabyte an Daten. Das ist eine sechs mit 14 Nullen - eine sehr große Zahl. Und drahtlose Kommunikation ist inzwischen so alltäglich wie Strom und Wasser. Wir benutzen sie jeden Tag. In unserem privaten und professionellen Leben. Und manchmal müssen wir sogar, auf Veranstaltungen wie dieser, höflich gebeten werden unsere Handys auszuschalten. Aus gutem Grund. Es ist diese hohe Bedeutung, die mich dazu brachte die Probleme dieser Technologie zu untersuchen, weil sie so wichtig für unser Leben ist.

Und eines der Probleme ist die Kapazität. Wir übertragen Daten drahtlos über elektromagnetische Wellen - genauer gesagt Radiowellen. Und Radiowellen sind begrenzt. Sie sind knapp, teuer und wir haben nur ein gewisses Spektrum von ihnen. Es ist diese Begrenzung, die dem Bedarf an drahtloser Übertragung und der Zahl der Bytes und Daten, die wir jeden Monat übertragen, nicht gewachsen ist. Das Spektrum ist bald erschöpft. Es gibt ein weiteres Problem. Die Effektivität. Diese 1,4 Millionen Funkmasten, oder Basisstationen verbrauchen sehr viel Energie. Und die meiste Energie wird nicht zur Übertragung der Radiowellen genutzt, sondern um die Stationen zu kühlen. Daher liegt die Effektivität einer solchen Station nur bei ca. fünf Prozent. Das ist ein großes Problem. Und es gibt noch ein weiteres Problem, das Sie alle kennen. Sie müssen ihre Handys während Flügen ausschalten. In Krankenhäusern sind sie ein Sicherheitsrisiko. Und Sicherheit ist ein weiteres Problem. Die Radiowellen durchdringen Wände. Sie können abgefangen werden und jemand mit bösen Absichten kann ihr Netzwerk ausnutzen.

Das sind die vier größten Probleme. Andererseits haben wir 14 Milliarden von diesen hier: Glühbirnen, Licht. Und Licht ist ein Teil des elektromagnetischen Spektrums. Sehen wir uns mal das gesamte elektromagnetische Spektrum an: Es gibt Gammastrahlen - Denen wollen Sie nicht zu nahe kommen, das kann gefährlich werden. Röntgenstrahlung - hilfreich im Krankenhaus. Ultraviolettes Licht - gut für gebräunte Haut, aber ansonsten gefährlich für den menschlichen Körper. Infrarot - kann man zum Schutz der Augen nur mit geringer Energie verwenden. Und schließlich gibt es die Radiowellen, deren Probleme ich bereits genannt habe. Und dort in der Mitte haben wir das Spektrum der sichtbaren Strahlung. Das ist Licht, Licht existiert schon seit Millionen von Jahren. Tatsächlich hat es uns geschaffen, hat Leben geschaffen, alle Arten von Leben. Es ist also natürlich sicher für uns. Wäre es nicht toll, das für drahtlose Kommunikation zu nutzen?

Doch nicht nur das, ich habe es mit dem gesamten Spektrum verglichen. Ich habe die Größe des Spektrums des sichtbaren Lichts mit der Größe des Spektrums des sichtbaren Lichts verglichen. Und wissen Sie was? Wir haben 10.000 mal mehr von diesem Spektrum zu unserer Verfügung. Wir haben aber nicht nur dieses sehr weite Spektrum, vergleichen wir weitere Zahlen, die ich gerade genannt habe. Wir haben 1,4 Millionen teure, ineffiziente Mobilfunkmasten. Multiplizieren Sie das mit 10.000, dann bekommen Sie 14 Milliarden. 14 Milliarden ist die Zahl der weltweiten Glühbirnen. Die Infrastruktur existiert also bereits. Schauen sie an die Decke, Sie sehen diese Glühbirnen. gehen Sie ins Erdgeschoss und Sie sehen diese Glühbirnen.

Können wir sie zur Kommunikation nutzen? Ja. Was müssen wir dafür tun? Eine Sache die wir tun müssen ist das Ersetzen der ineffizienten Birnen mit Glühdraht, fluoreszierendes Licht, durch die neue Technologie der LED, LED Birnen. Eine LED ist ein Halbleiter, ein elektronisches Bauteil. Und sie hat eine sehr gute Eigenschaft. Ihre Intensität kann sehr schnell variiert werden und sie kann sehr schnell ausgeschaltet werden. Das ist eine grundlegende Eigenschaft, die wir mit unserer Technologie ausnutzen. Ich zeige Ihnen, wie wir das gemacht haben. Schauen wir uns den nächsten Nachbarn des sichtbaren Lichts an - schauen wir Fernbedienungen an. Wie Sie alle wissen nutzen Fernbedienungen eine infrarote LED, die wir an und ausschalten. Und sie sendet einen einfachen, langsam Datenstrom mit 10.000 bis 20.000 Bits pro Sekunde. Ungeeignet für ein YouTube Video.

Wir haben eine Technologie entwickelt, mit der wir die Fernbedienung durch unsere Glühbirne ersetzen können. Wir übertragen damit nicht nur einen Datenstrom, sondern tausende Datenströme gleichzeitig mit einer noch höheren Geschwindigkeit Und diese von uns entwickelte Technologie heißt SIM OFDM und räumliche Modulation. Das sind die einzigen technischen Begriffe, ich werde das nicht weiter vertiefen - Aber so haben wir es ermöglicht mit einer Lichtquelle Daten zu übertragen.

Jetzt werden Sie sagen: "Okay, das ist ganz nett - eine Folie, die in zehn Minuten erstellt wurde." Aber das ist nicht alles. Wir haben außerdem ein Vorführgerät gebaut. Und das ist das erste mal, dass ich dieses Gerät öffentlich zeige. Wir haben hier eine gewöhnliche Schreibtischlampe mit einer passenden LED Lampe für 3 Dollar und unsere Signalverarbeitungseinheit. Und hier unten ist ein kleines Loch. Das Licht geht durch das Loch zu einem Empfänger. Der Empfänger wandelt die kleinen Änderungen der Amplitude die wir oben erzeugen in ein elektrisches Signal um. Und dieses elektrische Signal wird dann in einen High-Speed Datenstrom zurückgewandelt. In Zukunft hoffen wir, diese kleinen Löcher in Smartphones integrieren zu können um nicht nur einen Lichtdetektor, sondern vielleicht die eingebaute Kamera zu nutzen.

Was passiert also, wenn ich das Licht anschalte? Wie man erwartet funktioniert sie als Schreibtischlampe. Legen Sie ihr Buch darunter und Sie können es lesen. Es erhellt den Raum. Aber gleichzeitig sehen Sie dieses Video hier. Und das ist ein hochaufgelöstes Video, das durch diesen Lichtstrahl übertragen wird. Sie sind kritisch und denken sich: "Ha ha ha, da erlaubt sich ein schlauer Akademiker einen Scherz mit uns." Aber wenn ich das hier mache...

(Applaus)

Und nochmal. Glauben Sie es jetzt? Es ist dieses Licht, das das hochaufgelöste Video, diesen Datenstrom überträgt. Wenn Sie sich das Licht ansehen, leuchtet es wie erwartet. Das menschliche Auge nimmt nicht war, wie sich die Amplitude des Lichts leicht verändert. Es erfüllt seinen Zweck der Beleuchtung, aber gleichzeitig sind wir in der Lage Daten zu übertragen. Und wie Sie sehen, kommt auch Licht von der Decke hier zum Empfänger. Dieses konstante Licht kann der Empfänger ignorieren, weil er nur an diesen leichten Änderungen interessiert ist. Sie werden einige kritische Fragen stellen. Sie werden sagen: "Okay, muss das Licht dauernd an seien, damit das funktioniert?" Die Antwort ist: Ja. Aber Sie können das Licht dimmen, so weit, dass es aus zu seien scheint. Aber es ist immer noch möglich Daten zu übertragen.

Ich habe ihnen die vier Probleme genannt. Kapazität: Wir haben 10.000 mal mehr Lichtspektrum, 10.000 mal mehr LEDs, die bereits vorhanden sind. Sie werden mir hoffentlich zustimmen, dass die Kapazität kein Problem mehr darstellt. Effektivität: Das ist Datenübertragung durch Beleuchtung - in erster Linie ist es ein Leuchtmittel. Und wenn sie den Energieverbrauch berechnen ist die Datenübertragung kostenlos - sehr energieeffizient. Die hohe Energieeffizienz dieser LED-Lampen lasse ich außen vor. Wenn wir sie weltweit einsetzen würden, könnten wir uns hunderte Kraftwerke sparen. Aber das nur nebenbei.

Und ich habe über die Verfügbarkeit gesprochen. Sie werden mir zustimmen, dass wir Licht in Krankenhäusern haben. Sie müssen schließlich sehen, was sie tun. Wir haben Licht in Flugzeugen. Licht ist überall. Schauen Sie sich um. Sehen Sie sich ihr Smartphone an, es hat einen Blitz, einen LED Blitz. Das sind potentielle Sender von High-Speed Datenübertragungen.

Und zu guter Letzt haben wir die Sicherheit. Sie stimmen mir zu, dass Licht nicht durch Wände dringt. Es kann also niemand - wenn ich hier ein Licht habe, wenn ich hier meine sicheren Daten habe - kann niemand auf der anderen Seite dieser Wand diese Daten lesen. Und es gibt nur Daten, wo es Licht gibt. Wenn ich also nicht will, dass dieser Empfänger Daten empfängt, kann ich das Licht einfach wegdrehen. Das Licht geht jetzt in eine andere Richtung, nicht mehr nach unten. Und wir können sogar sehen, wo die Daten hingehen.

Für mich sind die möglichen Anwendungen im Moment außerhalb meiner Vorstellungskraft. Wir hatten ein Jahrhundert voller intelligenter Anwendungsentwickler. Und man muss ich nur im Klaren darüber sein, dass überall wo Licht ist eine potentielle Möglichkeit besteht Daten zu übertragen. Aber ich kann Ihnen einige Beispiele geben die Ihnen schon jetzt die Auswirkungen zeigen können. Das ist ein ferngesteuertes Fahrzeug am Meeresgrund. Es nutzt Licht, um den Raum dort unten zu beleuchten. Und dieses Licht kann genutzt werden um Daten zu übertragen, damit diese Fahrzeuge untereinander kommunizieren können.

In eigensicheren Umgebungen wie dieser petrochemischen Fabrik können Sie keine Radiowellen nutzen, weil sie Funken an Antennen erzeugen könnten, aber Sie können Licht nutzen, wir sehen viel Licht dort. In Krankenhäusern für neue medizinische Instrumente; in den Straßen, zur Verkehrskontrolle. Autos haben LED-Scheinwerfer und LED-Rücklichter und können miteinander kommunizieren und durch den Datenaustausch Unfälle verhindern. Ampeln können mit den Autos kommunizieren und so weiter. Und dann gibt es noch Millionen von Straßenlaternen auf der Welt. Jede Straßenlaterne wäre ein kostenloser Zugriffspunkt. Wir nennen das Li-Fi, light-fidelity. Und in solchen Flugzeugkabinen gibt es hunderte von Lichtern. Und jedes dieser Lichter könnte ein Datenübertrager sein. Sie könnten also auf ihrem langen Heimflug ihr liebstes TED Video anschauen. Online leben, ich denke diese Vision ist realisierbar.

Alles was wir tun müssen ist in jede Lichtquelle einen kleinen Mikrochip einzubauen. Und das würde zwei grundlegende Funktionen vereinen: Beleuchtung und drahtlose Datenübertragung. Und das ist die Symbiose, die meiner Meinung nach die vier größten Probleme der drahtlosen Übertragung lösen könnte, die uns bevorstehen. Und in Zukunft hätten wir nicht nur 14 Milliarden Lampen, sie haben vielleicht auch 14 Milliarden Li-Fis weltweit verteilt. Für eine sauberere, grünere und sogar hellere Zukunft.

Vielen Dank.

(Applaus)