Harald Haas: Data nirkabel dari setiap lampu bohlam

Apakah Anda tahu kita memiliki 1,4 juta tiang radio seluler yang digunakan di seluruh dunia? Ini adalah stasiun basis. Dan kita juga memiliki lebih dari lima miliar perangkat ini di sini. Ini adalah telepon seluler. Dengan telepon seluler ini, kita mengirimkan lebih dari 600 terabita data setiap bulan. Itu 6 dengan 14 nol - jumlah yang sangat besar. Komunikasi nirkabel telah menjadi kebutuhan dasar seperti listrik dan air. Kita menggunakannya dalam kehidupan sehari-hari kita sekarang -- dalam kehidupan pribadi kita, kehidupan bisnis kita. Kita bahkan terkadang harus diminta, dengan sangat, untuk menonaktifkan ponsel pada acara-acara seperti ini untuk alasan yang tepat. Dan itulah mengapa saya memutuskan untuk melihat masalah-masalah yang dihadapi oleh teknologi ini, karena begitu fundamentalnya bagi kehidupan kita.

Salah satu masalah yang ada adalah kapasitas. Kita mengirimkan data nirkabel dengan gelombang elektromagnetik -- khususnya, gelombang radio. Gelombang radio itu terbatas. Langka, mahal; kita hanya punya dalam kisaran tertentu. Dan keterbatasan ini tidak bisa memenuhi permintaan transmisi data nirkabel dan jumlah bita dan data yang ditransmisikan setiap bulan. Yang terjadi adalah kita kehabisan spektrum. Ada juga masalah lain. Yaitu efisiensi. 1,4 juta tiang radio seluler ini, atau stasiun basis, mengkonsumsi banyak energi. Dan ingat, sebagian besar energi tidak digunakan untuk mengirimkan gelombang radio, tapi untuk mendinginkan stasiun basis. Efisiensi stasiun basis seperti itu hanya sekitar lima persen. Dan itu menciptakan masalah besar. Lalu ada masalah lain yang Anda semua sadari. Anda harus mematikan ponsel Anda selama penerbangan. Di rumah sakit, masalah keamanan. Dan keamanan adalah masalah lain. Gelombang radio ini menembus dinding. Gelombang bisa dicegat, dan seseorang bisa menggunakan jaringan Anda jika ia memiliki niat buruk.

Jadi ini adalah empat masalah utama. Tapi di sisi lain, kita memiliki 14 miliar ini: bohlam lampu, cahaya. Cahaya adalah bagian dari spektrum elektromagnetik. Jadi mari kita lihat ini dalam konteks seluruh spektrum elektromagnetik, di mana kita memiliki sinar gamma. Anda tidak ingin dekat-dekat dengan sinar gamma, bisa berbahaya. Sinar X, berguna ketika Anda di rumah sakit. Lalu ada sinar ultraviolet. Sinar ini baik untuk sekadar berjemur, selebihnya berbahaya bagi tubuh manusia. Inframerah - karena peraturan keselamatan untuk mata, Anda hanya bisa menggunakan dengan daya rendah. Kita juga punya gelombang radio, dengan masalah yang tadi saya sebutkan. Di tengah-tengah, kita memiliki spektrum cahaya tampak. Itu adalah cahaya, dan cahaya telah ada selama jutaan tahun. Dan bahkan, cahaya telah menciptakan kita, menciptakan kehidupan, menciptakan semua hal dalam kehidupan. Jadi secara inheren aman untuk digunakan. Bukankah hebat jika kita bisa menggunakannya untuk komunikasi nirkabel.

Tidak hanya itu, saya membandingkannya dengan seluruh spektrum. Saya membandingkan spektrum gelombang radio -- ukurannya - dengan ukuran spektrum cahaya tampak. Dan coba tebak? Kita memiliki spektrum itu 10.000 kali lebih banyak, ada untuk kita gunakan. Jadi tidak hanya kita memiliki spektrum ini dalam jumlah besar, mari kita bandingkan dengan jumlah yang baru saya sebutkan. Kita memiliki 1,4 juta diproduksi dengan mahal, stasiun basis radio seluler yang tidak efisien. Dan kalikan dengan 10.000, maka Anda akan dapat 14 miliar. 14 miliar adalah jumlah bohlam lampu yang sudah dipasang. Jadi kita sudah memiliki infrastrukturnya. Lihat langit-langit, Anda melihat semua bohlam lampu. Pergi ke ruang utama, Anda melihat bohlam lampu.

Bisakah kita menggunakannya untuk komunikasi? Ya. Apa yang perlu kita lakukan? Satu hal yang perlu kita lakukan mengganti bohlam lampu pijar yang tidak efisien, lampu neon, dengan LED teknologi baru ini, bohlam lampu LED. LED adalah semikonduktor. Perangkat elektronik. Memiliki properti yang sangat bagus. Intensitasnya bisa dimodulasi pada kecepatan yang sangat tinggi, dan bisa dimatikan pada kecepatan yang sangat tinggi. Ini adalah properti dasar fundamental yang kita eksplorasi dengan teknologi kita. Mari kita lihat bagaimana kita melakukannya. Mari kita pergi ke tetangga terdekat dari spektrum cahaya tampak -- remote control. Anda semua tahu remote control memiliki LED inframerah -- pada dasarnya Anda menyalakan LED, dan jika mati, Anda mematikannya. Ini menciptakan aliran data sederhana berkecepatan rendah dalam 10.000 bit per detik, 20.000 bit per detik. Tidak bisa digunakan untuk video YouTube.

Yang kami lakukan adalah mengembangkan teknologi yang nantinya bisa kita gunakan untuk menggantikan remote control bohlam lampu kita. Dengan teknologi kami, kita bisa mengirim tidak hanya aliran data tunggal, kita mengirim ribuan aliran data secara paralel, pada kecepatan yang lebih tinggi. Teknologi yang kami kembangkan ini -- disebut SIM OFDM. Modulasi spasial - ini istilah teknis saja, saya tidak akan masuk ke detailnya -- tapi ini adalah cara kita mengaktifkan sumber cahaya itu untuk mengirimkan data.

Anda mungkin berpikir, "Oke, bagus - slide yang dibuat dalam 10 menit. " Tapi tidak hanya itu. Yang telah kita lakukan adalah juga mengembangkan sebuah demonstran. Saya akan menunjukkan untuk pertama kalinya di depan publik demonstran cahaya tampak ini. Yang ada di sini adalah lampu meja biasa. Kami masukkan bohlam lampu LED ke dalamnya, senilai tiga dolar AS, masukkan teknologi pengolahan sinyal kami. Dan kemudian di sini ada lubang kecil. Cahaya masuk melalui lubang itu. Ada penerima. Penerima akan mengkonversi perubahan halus dalam amplitudo ini yang kita buat di sini menjadi sinyal listrik. Dan sinyal listrik ini kemudian diubah kembali menjadi aliran data kecepatan tinggi. Di masa depan kami berharap kami bisa mengintegrasikan lubang kecil ini ke dalam ponsel pintar. Tidak hanya mengintegrasikan detektor foto di sini, tapi mungkin menggunakan kamera di dalamnya.

Jadi apa yang terjadi ketika saya menyalakan lampu itu? Seperti yang Anda harapkan, itu cahaya, lampu meja. Letakkan buku Anda di bawah dan Anda bisa membaca. Ini menerangi ruang. Tetapi pada saat yang sama, Anda melihat video ini muncul. Dan ini video, video definisi tinggi yang dikirimkan melalui berkas cahaya itu. Anda kritis. Anda berpikir, "Ha, ha, ha. Si akademisi cerdik ini sedang melakukan trik kecil sepertinya. " Tapi izinkan saya melakukan ini.

(Tepuk tangan)

Sekali lagi. Masih tidak percaya? Cahaya inilah yang mengirimkan video definisi tinggi ini dalam aliran yang terpecah. Jika Anda melihat cahayanya, menerangi seperti yang Anda harapkan. Anda tidak menyadarinya dengan mata manusia Anda. Anda tidak menyadari perubahan halus dalam amplitudo yang kita lakukan pada bohlam lampu ini. Jadi berfungsi untuk penerangan, tapi pada saat yang sama juga mengirimkan data ini. Dan Anda juga bisa melihat, bahkan cahaya dari langit-langit turun ke sini ke penerima. Tapi penerima bisa mengabaikan cahaya konstan, karena penerima hanya tertarik pada perubahan halus. Anda juga mungkin punya pertanyaan yang sangat kritis. Anda berkata, "Oke, jadi saya harus menyalakan cahaya sepanjang waktu agar alat ini bekerja?" Dan jawabannya adalah ya. Tapi, Anda bisa meredupkan cahaya ke tingkat yang tampak seperti mati. Dan Anda masih bisa mengirimkan data -- itu mungkin.

Saya sudah menyebutkan empat tantangan. Kapasitas: Kita punya spektrum 10.000 kali lebih banyak, LED 10.000 kali lebih banyak sudah terpasang dalam infrastruktur. Anda pasti setuju dengan saya, mudah-mudahan, tidak ada lagi masalah kapasitas. Efisiensi: Ini adalah data melalui penerangan -- pada dasarnya ini perangkat penerangan. Dan jika Anda menghitung anggaran energi, transmisi datanya berarti gratis - sangat hemat energi. Ini belum termasuk tingginya efisiensi energi bohlam lampu LED ini. Jika seluruh dunia menggunakannya, Anda akan menghemat ratusan pembangkit listrik. Itu salah satunya.

Lalu saya juga menyebutkan ketersediaan. Anda pasti setuju dengan saya, kita punya lampu bahkan di rumah sakit. Anda perlu melihat apa yang harus dilakukan. Anda punya lampu di dalam pesawat terbang. Jadi lampu itu ada di mana-mana. Lihatlah di sekitar. Di mana-mana. Lihatlah ponsel Anda. Ada lampu senter, lampu senter LED. Ini adalah sumber potensial untuk transmisi data kecepatan tinggi.

Berikutnya adalah keamanan. Anda pasti setuju dengan saya bahwa cahaya tidak bisa menembus dinding. Jadi tidak ada, jika saya memiliki cahaya di sini, jika saya memiliki data rahasia, tidak ada satu pun di sisi lain ruangan ini melalui dinding yang akan mampu membaca data tersebut. Data hanya ada di mana ada cahaya. Jadi jika saya tidak ingin penerima menerima data, yang bisa saya lakukan, adalah mengarahkannya menjauh. Sehingga data mengarah ke tempat lain, tidak di sana lagi. Kita sebenarnya bisa melihat ke mana data akan mengarah.

Jadi bagi saya, aplikasinya, bagi saya, masih di luar imajinasi saat ini. Kita sudah melewati satu abad pengembangan aplikasi yang sangat canggih. Anda hanya harus menyadari, jika ada cahaya, ada cara potensial untuk mengirimkan data. Saya bisa memberikan beberapa contoh. Anda sudah bisa melihat hasilnya sekarang. Ini adalah kendaraan yang dioperasikan jarak jauh di bawah lautan. Mereka menggunakan cahaya untuk menerangi ruang di bawah sana. Cahaya ini bisa digunakan untuk mengirimkan data nirkabel yang digunakan untuk berkomunikasi satu sama lain.

Lingkungan yang secara instrinsik aman seperti pabrik petrokimia ini -- Anda tidak bisa menggunakan RF karena bisa menimbulkan percikan antena, tetapi kita bisa menggunakan cahaya -- ada banyak lampu di sana. Di rumah sakit, untuk beberapa instrumen medis baru; di jalan, untuk pengendalian lalu lintas. Mobil memiliki lampu depan, lampu belakang berbasis LED, dan mobil bisa berkomunikasi satu sama lain mencegah kecelakaan dengan cara saling menukar informasi. Lampu lalu lintas bisa berkomunikasi dengan mobil dan sebagainya. Kita juga memiliki jutaan lampu jalan yang ada di seluruh dunia. Setiap lampu jalan bisa menjadi titik akses gratis. Kita menyebutnya Li-Fi, "light-fidelity" Kita juga memiliki kabin pesawat. Ada ratusan lampu dalam kabin pesawat, dan masing-masing lampu bisa berpotensi menjadi pemancar data nirkabel. Jadi Anda bisa menikmati video TED favorit Anda dalam penerbangan panjang Anda ke rumah. Kehidupan online. Saya yakin, visi ini mungkin.

Jadi, yang harus kita lakukan adalah memasang chip-mikro kecil pada setiap perangkat penerangan yang potensial. Ini kemudian akan menggabungkan dua fungsi dasar: penerangan dan transmisi data nirkabel. Dan itu simbiosis ini yang saya pribadi percaya bisa memecahkan empat masalah penting yang kita hadapi dalam komunikasi nirkabel hari ini. Dan di masa depan, Anda tidak akan hanya memiliki 14 miliar bohlam lampu, Anda bisa memiliki 14 miliar Li-Fis digunakan di seluruh dunia -- untuk masa depan yang lebih bersih, lebih hijau, dan bahkan lebih cerah.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)