Harald Haas: Bežićni podaci iz svake žarulje

Znate li da imamo 1,4 milijuna mobitelskih antena postavljenih širom svijeta? A to su bazne stanice. Također imamo više od pet milijardi uređaja. To su mobilni telefoni. S tim mobitelima, odašiljemo više od 600 terabajta podataka svakoga mjeseca. To je 6 sa 14 nula -- jako velik broj. A bežične komunikacije postaju režije, poput struje i vode. Koristimo ih svakodnevno. Koristimo ih u svakodnevnom životu -- u privatne svrhe, u poslovne svrhe. Čak nas ponekad zamole, vrlo ljubazno, da na skupovima poput ovoga isključimo mobitele, iz dobrih razloga. Ta važnost je razlog zašto sam odlučio razmotriti probleme koji stoje pred ovom tehnologijom, jer je tako fundamentalna za naše živote.

Jedan od tih problema je kapacitet. Mi prenosimo podatke bežično pomoću elektromagnetnih valova -- konkretno, pomoću radio valova. A radio valovi su ograničeni. Oni su rijetki; oni su skupi; i pokrivaju samo određeni raspon. A to se ograničenje ne može nositi sa zahtjevima bežičnog prijenosa podataka i s količinom bajtova i podataka koje odašiljemo svaki mjesec. Naprosto nam ponestaje spektra. Ima i drugi problem. Učinkovitost. Tih 1,4 milijuna mobilnih antena, ili baznih stanica, troši puno energije. A podsjećam vas, većina energije nije utrošena u transmisiju radio valova, utrošena je u hlađenje baznih stanica. Tako je učinkovitost takve bazne stanice samo negdje oko pet posto. I to stvara velik problem. A tu je i problem kojega ste svi svjesni. Morate isključiti svoj mobitel tijekom leta. U bolnicama, mobiteli su sigurnosno pitanje. A sigurnost je drugi problem. Ti radio valovi prolaze kroz zidove. Može ih se presresti, i netko može upotrijebiti vašu mrežu ako ima loše namjere.

To su, dakle, četiri glavna problema. No, s druge strane, imamo 14 milijardi: žarulja, lampi. A svjetlost je dio elektromagnetnog spektra. Pa pogledajmo stvar u kontekstu čitavog elektromagnetnog spektra u kojem imamo gama zrake. Ne želite prići blizu gama zrakama, mogu biti opasne. X-zrake, korisne kad idete u bolnicu. Zatim je tu ultraljubičasta svjetlost. Dobra je za preplanuo ten, ali je inače opasna za ljudsko tijelo. Infracrvene -- zbog propisa o sigurnosti vida, mogu se koristiti samo sa slabom strujom. A onda su tu radio valovi, s problemima koje sam spomenuo. A ovdje u sredini, nalazi se spektar vidljive svjetlosti. To je svjetlost, a svjetlost je tu već mnogo milijuna godina. U stvari, ona nas je stvorila, stvorila je život, stvorila je sve što čini život. Pa je inherentno sigurna za upotrebu. Ne bi li bilo sjajno koristiti je za bežične komunikacije?

Ne samo to, usporedio sam je sa cijelim spektrom. Usporedio sam spektar radio valova -- njegovu veličinu -- s veličinom spektra vidljive svjetlosti. I pogodite što? Imamo 10.000 puta više tog spektra, i on nam je na raspolaganju. Tako da ne samo da imamo ogromnu količinu spektra, usporedimo to s brojem koji sam spomenuo. Imamo 1,4 milijuna skupo postavljenih, neučinkovitih mobilnih radio baznih stanica. Pomnožite li to s 10.000, dođete do broja od 14 milijardi. 14 milijardi je broj žarulja koje su već instalirane. Dakle, infrastruktura već postoji. Pogledajte strop, vidite sve te žarulje. Odite do glavne pozornice, vidite te žarulje.

Možemo li ih koristiti za komunikacije? Da. Što moramo učiniti? Jedna stvar koju valja učiniti je ta da moramo zamijeniti neučinkovite klasične žarulje, florescentne žarulje, s novom LED tehnologijom, LED žaruljama. LED je poluvodič. On je elektronički sklop. I ima vrlo lijepo precizno svojstvo. Intenzitet se može modulirati na vrlo visokim brzinama, i može ga se isključiti na vrlo visokim brzinama. A to je fundamentalno temeljno svojstvo koje iskorištavamo s našom tehnologijom. Da pokažemo kako to činimo. Pođimo do najbližeg susjeda spektra vidljive svjetlosti -- daljinskih upravljača. Svi znate da daljinski upravljač ima infracrveni LED -- U principu, uključite LED, ili ga isključite. To stvara jednostavnu struju podataka male brzine s 10.000 bita u sekundi, 20.000 bita u sekundi. Neupotrebljivo za YouTube video.

Mi smo razvili tehnologiju s kojom možemo dodatno zamijeniti daljinski upravljač naše žarulje. S našom tehnologijom prenosimo, ne samo jednu struju podataka, prenosimo tisuće struja podataka paralelno, na većim brzinama. Tehnologija koju smo razvili -- zove se SIM OFDM. Riječ je o prostornoj modulaciji -- ovo su tehnički termini, ne upuštam se u detalje -- ali na taj način smo omogućili da svjetlosno tijelo prenosi podatke.

Reći ćete, "Okej, to je zgodno -- slajd napravljen za 10 minuta." Ali nije samo to. Ono što smo učinili je da smo također razvili i demonstrator. Prvi puta javno pokazujem demonstrator vidljive svjetlosti. Ovo ovdje nije obična stolna lampa. U LED žarulju, koja košta tri američka dolara, instalirali smo našu tehnologiju za obradu signala. Ovdje imamo mali otvor. Svjetlost prolazi kroz taj otvor. Ovdje je prijamnik. Prijamnik će pretvoriti male, suptilne promjene amplitude koje ovdje stvorimo u električni signal. Taj signal se zatim ponovno pretvara u podatkovnu struju velike brzine. U budućnosti se nadamo da možemo integrirati ovaj mali otvor u ove pametne telefone. I ne samo integrirati foto detektor ovdje, već možda i koristiti kameru koja je unutra.

Što se događa kad uključim to svjetlo? Kao što biste očekivali, riječ je o svjetlosti, o stolnoj lampi. Stavite knjigu pod nju i možete čitati. Osvjetljava prostor. Ali istovremeno, vidite video koji pristiže. A to je video, video visoke definicije koji se prenosi kroz tu zraku svjetlosti. Kritički ste raspoloženi. Mislite, "Ha, ha, ha. Evo pametnog učenjaka koji malo izvodi trikove." Ali učinimo ovo.

(Pljesak)

Još jednom. Još uvijek mi ne vjerujete? To je ovo svjetlo koje prenosi video visoke definicije u podijeljenoj struji. A ako pogledate svjetlost, ona osvjetljava, kako biste i očekivali. Ne primjećujete ljudskim okom. Ne primjećujete suptilne promjene amplitude koje smo uveli u ovu žarulju. Ona služi u rasvjetne svrhe, ali istovremeno smo u stanju prenositi podatke. I vidite, čak i svjetlost sa stropa se spušta u prijamnik. On može ignorirati to konstantno osvjetljenje, jer je prijamnik zainteresiran samo za suptilne promjene. Sad također imate kritičko pitanje, kažete, "Dobro, moram li neprekidno imati uključeno svjetlo da bi ovo funkcioniralo?" A odgovor je - da. Ali možete prigušiti svjetlo na razinu na kojoj se čini da je isključeno. I još uvijek možete prenositi podatke -- to je moguće.

Spomenuo sam vam četiri problema. Kapacitet: Imamo 10.000 puta više spektra, 10.000 puta više LED žarulja koje su već instalirane. Složit ćete se, nadam se, da problem kapaciteta više ne postoji. Učinkovitost: Podaci dolaze kroz rasvjetu -- ovo je prvo rasvjetno tijelo. Ako izračunate energetski proračun, prijenos podataka je besplatan -- visoka energetska učinkovitost. I ne spominjem visoku energetsku učinkovitost tih LED žarulja. Kad bi ih cijeli svijet priključio, uštedjeli biste stotine elektro-postrojenja. To je dodatni plus.

Spomenuo sam i dostupnost. Složit ćete se da imamo svjetla u bolnici. Moramo vidjeti što činimo. Imate svjetla u letjelicama. Svjetlost je posvuda. Osvrnite se. Posvuda. Pogledajte svoj pametni telefon. Ima lampu, LED lampu. To su potencijalni izvori prijenosa podataka visokim brzinama.

A tu je i problem sigurnosti. Složit ćete se sa mnom da svjetlost ne prodire kroz zidove. Tako da nitko, ako ovdje imam svjetlo, ako imam sigurne podatke, nitko s druge strane ne može kroza zid pročitati te podatke. I podaci su samo ondje gdje ima svjetla. Pa ako ne želim da prijamnik prima podatke, tada mogu učiniti ovo, okrenuti ga. Pa podaci idu u onom smjeru, nema ih više. Sada zapravo možemo vidjeti kamo idu podaci.

Pa za mene, primjena ovoga, trenutno nadilazi maštu. Imali smo stoljeće razvijatelja pametnih aplikacija. I morate samo primijetiti, gdje imamo svjetlost, tu je i potencijal za prijenos podataka. Mogu vam dati nekoliko primjera. Možda već sad možete vidjeti učinak. Ovo je plovilo na daljinsko upravljanje pod površinom oceana. Koriste svjetlost da osvijetle prostor ondje dolje. Ta svjetlost se može upotrijebiti za bežični prijenos podataka koje ta plovila koriste za međusobnu komunikaciju.

U intrinzično sigurnim okružjima poput ovog petrokemijskog postrojenja -- ovdje ne možete koristiti RF, zbog iskrenja antena, ali možete koristiti svjetlost -- vidite da ima mnoštvo svjetla. U bolnicama, za nove medicinske instrumente; na ulicama za kontrolu prometa. Auti imaju farove na bazi LED-a, stražnja svjetla na bazi LED-a, i automobili mogu komunicirati jedan s drugim i spriječiti nesreće pomoću razmjene informacija. Prometni uređaji mogu komunicirati s autima, itd. A imate i milijune uličnih lampi postavljenih širom svijeta. I svaka lampa bi mogla biti besplatni pristupni čvor. Mi to zovemo Li-Fi, svjetlosna vjernost (light-fidelity). Imamo i kokpite letjelica. U kokpitu je na stotine žaruljica, i svako od tih svjetala može biti potencijalni odašiljač bežičnih podataka. Pa biste mogli uživati u omiljenom TED videu tijekom dugog leta kući. Život online. To je vizija za koju mislim da je moguća.

Dakle, sve što bismo trebali učiniti je staviti mali mikročip u svaki potencijalni rasvjetni uređaj. I ono bi tada kombiniralo dvije osnovne funkcionalnosti: rasvjetu i bežični prijenos podataka. I ta je simbioza ona, kako vjerujem, koja može riješiti četiri temeljna problema s kojima smo suočeni danas u bežičnim komunikacijama. A u budućnosti, ne samo da biste imali 14 milijardi žarulja, imali biste 14 milijardi Li-Fi-jeva razasutih posvuda -- za čistiju, zeleniju, pa čak i svjetliju budućnost.

Hvala vam.

(Pljesak)