Harald Haas: Ασύρματα δεδομένα από κάθε λαμπτήρα φωτός

Γνωρίζετε... ότι έχουμε 1,4 εκατομμύρια κεραίες ραδιοσυχνοτήτων ανεπτυγμένες παγκόσμια; Και αυτοί είναι σταθμοί βάσης. Και επίσης έχουμε περισσότερες από 5 εκατομμύρια απο αυτές τις συσκευές. Αυτές είναι (κυψελωτά) κινητά τηλέφωνα Και με αυτά τα κινητά τηλέφωνα εκπέμπουμε περισσότερα απο 600 TB(Terrabytes) δεδομένων κάθε μήνα. Αυτό είναι ένα 6 ακολουθούμενο από 14 μηδενικά... ένας πολύ μεγάλος αριθμός. Και οι ασύρματες επικοινωνίες έχουν γίνει ένα εργαλείο όπως ο ηλεκτρισμός και το νερό. Τις χρησιμοποιούμε καθημερινά. Τις χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή... στην ιδιωτική μας ζωή, στην επαγγελματική μας ζωή. Επιπλέον, μερικές φορές μας ζητείται ευγενικά, να κλείσουμε το κινητό σε γεγονότα σαν και αυτό (TED) για σοβαρούς λόγους. Και αυτή η σημασία ο λόγος για τον οποίο αποφάσισα να εξερευνήσω τα προβλήματα που έχει αυτή η τεχνολογία, επειδή είναι τόσο θεμελιώδης για την ζωή μας.

Και ένα από αυτά τα προβλήματα είναι η χωρητικότητα Ο τρόπος με τον οποίο μεταδίδουμε ασύρματα δεδομένα είναι με την χρήση ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και πιο συγκεκριμένα, ραδιοσυχνοτήτων. Και αυτές οι ραδιοσυχνότητες είναι περιορισμένες Είναι σπάνιες. Είναι ακριβές, και έχουμε μόνο ένα συγκεκριμένο εύρος απο αυτές στην διάθεσή μας. Και αυτός είναι ένας περιορισμός ο οποίος δεν συνάδει με τις απαιτήσεις των ασύρματων μεταφορών δεδομένων και τον αριθμό των bytes και των δεδομένων που εκπέμπουμε κάθε μήνα. Και απλά ξεμένουν (οι υποστηρικτές των ραδιοσυχνοτήτων) από φάσμα. Υπάρχει και ένα άλλο πρόβλημα Αυτό της αποδοτικότητας Αυτές οι 1,4 εκατομμύρια (κυψελωτοι) ραδιοσταθμοί, ή σταθμοί βάσης, καταναλώνουν πάρα πολύ ενέργεια. Και προσέξτε, η περισσότερη από την ενέργεια, δεν χρησιμοποιείται για την μετάδοση των ραδιοσημάτων, αλλά για την ψύξη των σταθμών βάσης Οπότε η αποδοτικότητα ενός τέτοιου σταθμού είναι μόνο 5%. Και αυτό δημιουργεί ένα μεγάλο πρόβλημα Επιπλέον, υπάρχει ένα άλλο θέμα για το οποίο όλοι σας είστε ενήμεροι. Πρέπει να σβήσεις το κινητό σου κατά την διάρκεια των πτήσεων. Σε νοσοκομεία, υπάρχουν λόγοι ασφαλείας. Και η ασφάλεια είναι ακόμα ένα θέμα. Τα ραδιοκύματα διαπερνούν τους τοίχους. Μπορούν να υποκλαπούν, και κάποιος μπορεί να "χρησιμοποίησει" το δίκτυο σου, αν έχει κακούς σκοπούς.

Οπότε αυτά είναι τα 4 βασικά θέματα Αλλά στον αντίποδα, έχουμε 14 δισεκατομμύρια από αυτά: λαμπτήρες, φως. Και το φως είναι μέρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος Οπότε ας δούμε στο εύρος του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, που είναι οι ακτίνες γ. Δεν θές να πλησιάσεις στις ακτίνες γ, μπορεί να είναι επικίνδυνα. Ακτίνες Χ, χρήσιμες όταν πας σε νοσοκομεία. Επίσης υπάρχει και η υπεριώδης ακτινοβολία. είναι καλή για ένα καλό μαύρισμα αλλά κατά τα άλλα επικίνδυνη για το ανθρώπινο σώμα Υπέρυθρες... λόγω κανονισμών για την ασφάλεια των ματιών, μπορείς να τις χρησιμοποίησεις με χαμηλή ισχύ. Και έπειτα έχεις τα ραδιοκύματα, που έχουν τα προβλήματα που μόλις ανέφερα. Κα στην μέση εκεί, έχουμε την ορατή ακτινοβολία. Είναι φως, και το φως υπάρχει για πολλά εκατομμύρια χρόνια. Και στην πραγματικότητα, μας δημιούργησε δημιουργησε την ζωή, δημιούργησε όλο το υλικό της ζωής. Οπότε είναι εγγενώς ασφαλές να το χρησιμοποιήσουμε. Και δεν θα ήταν σπουδαίο να χρησιμοποιηθεί για ασύρματες επικοινωνίες;

Όχι μόνο αυτό, αλλά το συνέκρινα με το σύνολο του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος Συνέκρινα το φάσμα των ραδιοσυχνοτήτων... το μέγεθός του... με αυτό της ορατής ακτινοβολίας Και μαντέψτε. Έχουμε 10.000 φορές περισσότερο από αυτό το φάσμα, το οποίο βρίσκεται εκεί για να το χρησιμοποιήσουμε. Οπότε, όχι μόνο έχουμε μια τεράστια μερίδα φάσματος, ας το συγκρίνουμε με έναν αριθμό που μόλις ανέφερα. Έχουμε 1.4 εκατομμύρια ακριβά αναπτυσσόμενους, μη αποδοτικές κυψελωτούς σταθμούς βάσης. Και πολλαπλασιάζοντας αυτό με 10000 καταλήγουμε με 14 δισεκατομύρια. 14 δισεκατομμύρια είναι ο αριθμός των λαμπτήρων που είναι ήδη εγκατεστημένοι. Οπότε υπάρχει η υποδομή. Κοιτάξτε στην οροφή, και θα δείτε όλους αυτούς τους λαμπτήρες. Πηγαίνετε στο κύριο επίπεδο, και βλέπετε λαμπτήρες.

Μπορούμε να τους χρησιμοποιήσουμε για επικοινωνίες; Ναι. Τι πρέπει να κάνουμε; Το μόνο που πρέπει να κάνουμε είναι να αντικαταστήσουμε αυτους τους μη αποδοτικούς λάμπτήρες πυρακτώσεως, λαμπτήρες φθορίου, με αυτήν την νέα τεχνολογία των LED λαμπτήρες LED. Ένα LED είναι ένας ημιαγωγός. Είναι μια ηλεκτρονική συσκευή. Και έχει μια πολυ καλή ιδιότητα. Η έντασή του μπορεί να διαμορφωθεί σε πολύ υψηλές ταχύτητες, και μπορεί να αναβοσβήσει σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Και αυτή είναι μια θεμελιώδης βασική ιδιότητα την οποία ερευνήσαμε με την τεχνολογία μας. Οπότε ας δούμε πως γίνεται. Ας πάμε στον πιο "κοντινό συγγενή" της ορατής ακτινοβολίας... τα τηλεχειριστήρια. Όλοι γνωρίζετε ότι τα τηλεχειριστήρια έχουν ενα υπέρυθρο LED... βασικά, ανάβεις το LED και αν ειναι ανοικτό το κλείνεις Και αυτό δημιουργεί μια απλή, χαμηλής ταχύτητας ροή δεδομένων 10.000 bits ανα δευτερόλεπτο, 20.000 bits ανα δευτερόλεπτο Ακατάλληλη για ένα βίντεο από το Youtube.

Αυτό που έχουμε κάνει, είναι ότι αναπτύξαμε μια τεχνολογία με την οποία μπορούμε επιπλέον, να αντικαταστήσουμε το τηλεκοντρολ του λαμπτήρα μας Εκπέμπουμε με την τεχνολογία μας, όχι μόνο μία ροή δεδομένων, Εκπεμπουμε χιλιάδες από ροές δεδομένων παράλληλα σε ακόμα μεγαλύτερες ταχύτητες. Και αυτή η τεχνολογία που αναπτύξαμε... ονομάζεται SIM OFDM (Sub-carrier Index Modulation(SIM) Orthogonal Frequency Division Multiplexing(OFDM)) Και αυτή είναι μια χωρική διαμόρφωση... αυτοί είναι οι μοναδικοί τεχνικοί όροι, δεν θα μπω σε λεπτομέρειες αλλά με αυτόν τον τρόπο καταφέραμε αυτήν την πηγή φωτός να εκπέμψει δεδομένα.

Τώρα βέβαια θα πείτε: "Ωραία, αυτο είναι καλό, αλλά είναι μια παρουσιάση που δημιουργήθηκε σε 10 λεπτά. Αλλά δεν είναι μόνο αυτό. Αυτό που κάναμε είναι να δημιουργήσουμε ενα πρωτότυπο. Και το δείχνω για πρώτη φορά δημόσια Αυτό είναι το πρώτοτυπο ορατού φωτός ;;; Και αυτό που έχουμε εδώ είναι μια συνήθισμένη λάμπα γραφείου Βάλαμε έναν λαμπτήρα LED, ο οποίος αξίζει 3 δολάρια, εφαρμόσαμε τεχνολογία επεξεργασίας σήματος. Και αυτό που έχουμε εδώ είναι μια μικρή τρύπά. Και το φως εισέρχεται μέσα από αυτήν. Εκεί υπάρχει ένας δέκτης. Ο δέκτης θα μετατρέψει τις απειροελάχιστες αλλαγές στο πλάτος τις οποίες δημιουργούμε εδώ, σε ηλεκτρικό σήμα. Και αυτό το ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται πάλι σε μια ροή δεδομένων υψηλής ταχύτητας. Στο μέλλον ελπίζουμε ότι μπορούμε να ενσωματώσουμε αυτή τη μικρή τρύπα σε αυτά τα smart phones. Και όχι μόνο να ενσωματώσουμε έναν φωτοανιχνευτή εδώ, αλλά ίσως να χρησιμοποιήσουμε και την ίδια την ενσωματωμένη κάμερα.

Τι θα συμβεί όταν ανάψω αυτή την λάμπα Όπως θα περιμένατε, είναι φως, μια λάμπα γραφείου. Βάζοντας το βιβλίο απο κάτω της μπορούμε να διαβάσουμε. Φωτίζει τον χώρο. Αλλά ταυτόχρονα βλέπετε αυτό το video που παίζει εδώ. Και αυτό είναι ένα video υψηλής ευκρίνειας (HD) το οποίο μεταδίδεται μέσω της αυτής ακτίνας φωτός Είστε κριτικοί. Σκέφτεστε: "Χα, Χα, Χα. Αυτός είναι ένας έξυπνος ακαδημαϊκος που κάνει μερικά κολπάκια" Αλλά επιτρέψτε μου να κάνω αυτό.

(Χειροκροτήματα)

Μια ακόμη. Εξακολουθείτε να μην πιστεύετε; Είναι αυτό το φως το οποίο εκπέμπει αυτήν την υψηλής ευκρίνειας ροή. Και αν κοιτάξετε το φως, φωτίζει όπως θα περιμένατε. Δεν το παρατηρείς με το ανθρώπινο μάτι. Δεν παρατηρείς τις απειροελάχιστες αλλαγές στο πλατος τις οποίες εντυπώσαμε μέσα σε αυτήν την λάμπα. Εξυπηρετεί τον σκοπό του φωτισμού, αλλά ταυτόχρονα, μπορούμε να εκπέμψουμε αυτά τα δεδομένα. Και μπορείτε να δείτε, ότι ακόμα φως από το ταβάνι μπαίνει στον δέκτη. Μπορεί να αγνοήσει αυτό το συνεχές φως, διότι ο δέκτης ενδιαφέρεται μόνο για μικροαλλαγές. Εξακολουθείτε να έχετε κριτικές ερωτήσεις που και που. Λέτε: "Ωραία, πρέπει να έχω το φως αναμμένο συνέχεια ώστε αυτό να επιτευχθεί;" Και η απάντηση είναι ναι. Αλλά, μπορείτε να ρυθμίσετε το φως σε τέτοιο επίπεδο που να φαίνεται σβηστο. Και να μπορείτε να εκπέμψετε δεδομένα - είναι εφικτό.

Σας ανέφερα τις 4 προκλήσεις. Χωρητικότητα: Έχουμε 10.000 φορές μεγαλύτερο φάσμα, 10.000 περισσότερα LEDs εγκατεστημένη υποδομή. Ελπίζω να συμφωνείτε μαζί μου, ότι δεν υπάρχει το θέμα της χωρητικότητας πλέον. Αποδοτικότητα. Τα δεδομένα έρχονται μέσω του φωτισμού, είναι πρωτα απ' όλα μια συσκευή φωτισμού. Και αν κάνετε τον απολογισμό ενέργειας η μετάδοση δεδομένων είναι δωρεάν. υψηλή ενεργειακή απόδοση. Δεν αναφέρομαι στην αποδοτικότητα αυτών των LED λαμπτήρων. Εάν όλος ο κόσμος τις εγκαθιστούσε, θα σώζαμε πολλά εργοστάσια. Είναι πέρα από αυτό.

Και έπειτα ανέφερα την διαθεσιμότητα. Θα συμφωνήσετε μαζί μου ότι έχουμε φώτα στο νοσοκομείο. Πρέπει να βλέπεις τι κάνεις. Έχεις φώτα σε ένα αεροπλάνο. Οπότε παντού έχουμε φώτα. Κοιτάχτε γύρω σας. Παντού. Κοιτάχτε το smartphone σας. Έχει φακό. Έναν LED φακό. Αυτοί είναι πιθανές πηγές για υψηλή μετάδοση δεδομένων.

Και έπειτα είναι η ασφάλεια. Θα συμφωνήσετε μαζί μου ότι το φως δεν διαπερνά τοίχους. Οπότε κανένας, εάν έχω ένα φως εδώ, Εάν έχω απόρρητα δεδομένα, κανένας δεν θα μπορεί να "διαβάσει" αυτά τα δεδομένα. Και υπάρχουν δεδομένα όπου υπάρχει και φως. Οπότε αν δεν θέλω ο δέκτης να λαμβάνει τα δεδομένα, τότε το μόνο που έχω να κάνω είναι να το στρέψω μακριά. Οπότε τα δεδομένα πάνε προς αυτήν την κατεύθυνση και όχι προς τα εκεί πλέον. Τώρα πλεόν μπορούμε να δούμε που πηγαίνουν τα δεδομένα μας.

Οπότε για μένα, οι εφαρμογές του, για μένα, είναι πέρα από την φαντασία προς το παρόν. Είχαμε έναν αιώνα από πολύ ωραίους, έξυπνους εφευρέτες. Και θέλω μόνο να τονίσω ότι, όπου υπάρχει φως, υπάρχει μια δυναμική για να εκπέμψουμε δεδομένα. Αλλά μπορώ να σας δώσω μερικά παραδείγματα. Βέβαια μπορεί να βλέπετε ήδη τον αντίκτυπο. Αυτό είναι ένα τηλεχειριζόμενο όχημα στα βάθη των ωκεανών. Και χρησιμοποιούν φως για να φωτίσουν τον χώρο εκεί κάτω. Και αυτό το φώς μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μεταδόσει ασύρματα δεδομένα το οποίο χρησιμοποιούν αυτά τα σκάφη για να επικοινωνήσουν μεταξύ τους.

Σε εγγενώς ασφαλή περιβάλλοντα όπως αυτό το εργοστάσιο πετροχημικών, δεν μπορεις να χρησιμοποιήσεις ραδιοσυχνότητες, διότι μπορεί να προκαλέσουν σπίθες στην κεραία. αλλά μπορείς να χρησιμοποιήσεις φως - Βλέπετε μπόλικο φως εδώ. Σε νοσοκομεία, για νέα ιατρικά μηχανήματα. στους δρόμους για έλεγχο κυκλοφορίας Τα αυτοκίνητα έχουν εμπρόσθιους και οπίσθιους προβολείς βασισμένους στην τεχνολογία LED και τα αυτοκίνητα μπορούν να επικοινωνούν το ένα με το άλλο. και να αποτρέπουν ατυχήματα. με το να ανταλλάσουν πληροφορία. Οι σηματοδότες μπορούν να επικοινωνούν με το αυτοκίνητο κ.ο.κ. Έπειτα έχεις αυτές τις εκατομμύρια λάμπες στους δρόμους που έχουν αναπτυχθεί σε όλον τον κόσμο. Και κάθε λάμπα μπορεί να είναι ένα ελεύθερο σημειο πρόσβασης Το αποκαλούμε, στην πραγματικότητα, ένα Li-Fi, Light-Fidelity (φωτεινή πιστότητα) Και μετά έχουμε και αυτές τις καμπίνες αεροσκάφους. Υπάρχουν εκατοντάδες φώτα σε μια καμπίνα αεροσκάφους, και κάθενα από αυτά μπορεί να είναι ένας πιθανός πομπός ασύρματων δεδομένων. Οπότε μπορείτε να απολαμβάνετε τα αγαπημένα σας TED videos στην πτήση για επιστροφή. Ζωή on-line. Πιστεύω ότι είναι ένα όραμα το οποίο είναι εφικτό.

Οπότε, το μόνο που έχουμε να κάνουμε είναι να ενσωματώσουμε ένα μικροτσίπ σε κάθε πιθανή συσκευή φωτισμού. Και αυτό τότε θα συνδιάζει δύο βασικές λειτουργίες: φωτισμό και ασύρματη μεταφορά δεδομένων. Και αυτή η συμβίωση προσωπικά πιστεύω μπορεί να λύσει τα 4 βασικά προβλήματα τα οποία αντιμετωπίζουμε στην ασύρματη επικοινωνία σήμερα. Και για το μέλλον, δεν θα έχεις μόνο 14 δισεκατομμύρια λαμπτήρες φωτός, αλλά πιθανώς 14 δισεκατομμύρια Li-Fis ανεπτυγμένα παγκόσμια, για ένα πιο καθαρό, πιο πράσινο, και ακόμη πιο λαμπρό μέλλον.

Ευχαριστώ.

(Χειροκρότημα)