Harald Haas: Brezžični prenos podatkov iz vsake žarnice

Ali ste vedeli, da je na svetu postavljenih 1,4 miljona radijskih stolpov za mobilna omrežja? In to so zgolj bazne postaje. Imamo tudi več kot pet milijard teh napravic. To so mobilni telefoni. In s temi mobilnimi telefoni, vsak mesec prenesemo več kot 600 terabajtov podatkov. To je 6 in 14 ničel -- zelo velika številka. In brezžične komunikacije so postale dobrina kot elektrika in voda. Uporabljamo jih vsak dan. Uporabljamo jo v našem vsakdanjem življenju -- v svojem zasebnem in poslovnem življenju. In včasih nas morajo na dogodkih, kot je te, prijazno vprašati, če lahko izključimo mobilne telefone z dobrim razlogom. In zaradi tega sem se odločil, da pogledam probleme, ki jih ima ta tehnologija, ker je postala tako osnovna v našem življenju.

En problem je zmogljivost. Brezžične podatke prenašamo s pomočjo elektromagnetnega valovanja -- še posebej, radijskih valov. In radijski valovi so omejeni. So redki, dragi, in imamo samo določeno območje spektra. In prav ta omejitev ne dohaja zahtev po brezžičnem prenosu podatkov in številu bajtov in podatkov, ki jih prenesemo vsak mesec. In preprosto nam primanjkuje frekvenčnega spektra. Tu je še druga težava. To je učinkovitost. Teh 1,4 milijona radijskih stolpov ali baznih postaj porabi veliko energije. In pazite, večina te energije se ne porablja za oddajanje radijskih valov, temveč za hlajenje baznih postaj. S tem je učinkovitost take postaje zgolj okrog pet procentov. In to predstavlja velik problem. Tu je še ena težava, ki se je vsi zavedamo. Telefone moramo izključiti med letalskimi leti. V bolnišnicah predstavljajo varnostni problem. In varnost je še en problem. Radijski valovi prehajajo skozi zidove. So lahko prestreženi, in nekdo se lahko poslužuje vašega omrežja, če ima slabe namene.

To so trije glavni problemi. Po drugi strani imamo 14 miljard teh: žarnic, sijalk. In svetloba je del elektromagnetnega spektra. Torej poglejmo to v kontekstu celotnega elektromagnetnega spektra, kjer imamo gama žarke. In nočemo se približati žarkom gama, ker je to lahko nevarno. Rentgenski žarki so uporabni v bolnišnicah. In tu je ultravijolična svetloba, ki pripomore do lepega tena, a je sicer škodljiva človeškemu telesu. Infrardeča -- zaradi predpisov varovanja oči, se lahko uporablja le pri nizki moči. In potem imamo radijske valove s težavami, ki smo jih ravnokar našteli. In tu v sredini imamo spekter vidne svetlobe. To je svetloba, ki nas obkroža že več milijonov let. Pravzaprav, nas je ustvarila, ustvarila je življenje, in ustvarila je stvari, od katerih živimo. Tako je sama po sebi varna za uporabo. In bilo bi krasno, če bi jo uporabili za brezžične komunikacije.

Ne samo to, primerjal sem jo s celotnim spektrom. Primerjal sem spekter radijskih valov -- velikost tega -- z velikostjo spektra vidne svetlobe. In veste kaj? Imamo 10.000-krat več spektra, ki čaka, da ga uporabimo. Ne samo, da imamo ta ogromen pas spektra, primerjajmo ga s številom, ki sem ga omenil. Imamo 1,4 milijonov postavljenih dragih in neučinkovitih radijskih baznih postaj. Pomnožite to z 10.000, in dobite 14 milijard. 14 milijard je število nameščenih sijalk. Torej imamo infrastrukturo. Poglejte v strop, vidite vse te sijalke. Stopite v pritličje, vidite te sijalke.

Jih lahko uporabimo za komunikacijo? Da. Kaj moramo torej storiti? Ena stvar, ki jo moramo narediti je, da zamenjamo te neučinkovite žarilne sijalke in fluorescentne sijalke s to novo tehnologijo LED, LED sijalk. In LED je polprevodnik. Je elektronska naprava. In ima zelo lepo last lastnost. Intenzivnost lahko moduliramo z zelo velikimi hitrostmi, in lahko jih preklapljamo pri zelo velikih hitrostih. In to je pomembna osnovna lastnost, raziskana z našo tehnologijo. Poglejmo si, kako to naredimo. Obiščimo najbližje sosede vidnega spektra svetlobe -- poglejmo daljinske upravljalnike. Vsi vemo, da daljinci imajo infrardečo diodo LED -- v osnovi vklopimo diodo LED, in je izključena, ko jo izključimo. To ustvarja preprost počasen tok podatkov v 10.000 bitih na sekundo, 20.000 bitih na sekundo. Neuporabno za predvajanje YouTube videa.

In kaj smo naredili, razvili smo tehnologijo, s katero lahko bolje nadomestimo daljinsko upravljanje naše sijalke. Z našo tehnologijo lahko oddajamo več kot en sam tok podatkov, oddajamo lahko na tisoče vzporednih podatkovnih tokov, z še višjimi hitrostmi. In tehnologija, ki smo jo razvili -- se imenuje SIM OFDM. Gre za prostorsko modulacijo -- naj to ostanejo edini tehnični pojmi, ne bom se spuščal v podrobnosti -- toda to je kako smo omogočili, da vir svetlobe prenaša podatke.

Rekli boste, "V redu, to je lepo -- v desetih minutah pripravljene prosojnice". Ne samo to. Kar smo naredili je tudi prikaz delovanja tehnologije. In prvič v javnosti vam to tudi prikazujem. Kar imam pred seboj je običajna namizna svetilka. Opremili smo jo z LED sijalko, vrednosti treh ameriških dolarjev, in dodano našo tehnologijo procesiranja signalov. In kar imamo tukaj, je majhna luknjica. Skozi katero prehaja svetloba. Tu notri je sprejemnik. Sprejemnik bo pretvoril majhne in subtilne spremembe amplitude, ki jo ustvarjamo v električni signal. In ta signal je potem ponovno pretvorjen v tok podatkov visoke hitrosti. Upamo, da bomo v prihodnosti lahko integrirali tole malo luknjico v te pametne telefone. In ne samo vgradili detektor svetlobe, morda celo uporabili vgrajeno kamero.

In kaj se zgodi, ko vključim to luč? Kot pričakujete, gre za namizno svetilko. Če jo postavite nad knjigo, jo lahko berete. Osvetljuje prostor. Toda obenem, lahko vidimo ta video. In to je video visoke ločljivosti HD, ki ga oddajamo skozi ta snop svetlobe. Ste kritični, in si mislite: "Ha ha ha, ta akademik izvaja male trike". A naj naredim tole.

(Aplavz)

Še enkrat. Še vedno ne verjamete? Prav ta luč oddaja ta HD-video. In če pogledate to luč, osvetljuje prostor, kot tudi pričakujemo. Neopazno za človeško oko. Ne zaznamo subtilnih sprememb amplitude, ki smo jih vtisnili v to sijalko. Služi namenu osvetljave, a obenem omogoča, da prenašamo te podatke. In kot pravkar vidite, tudi svetloba iz stropa pride do sprejemnika. Sprejemnik lahko to konstantno svetlobo spregleda, ker ga zanimajo zgolj te subtilne spremembe. Tu in tam lahko postavite tudi kritična vprašanja. Vprašate "V redu, torej moramo imeti vedno prižgano luč, če želimo da to deluje?" In odgovor je pritrdilen. A lahko zmanjšamo nivo svetlobe do te mere, da luč zgleda kot ugasnjena. In še vedno bomo lahko prenašali podatke -- to je možno.

Prej sem vam naštel štiri izzive. Zmogljivost: Na voljo imamo 10.000-krat večji spekter, 10.000-krat več že nameščenih LED-svetil v naši infrastrukturi. Upam, da se strinjate z menoj, da smo opravili z zmogljivostjo. Učinkovitost: Gre za podatke skozi osvetlitev -- to je v prvi vrsti svetilo. In če imate proračun za osvetljavo, je prenos podatkov dodan brezplačno -- visoka energijska učinkovitost. Niti ne omenjam visoke učinkovitosti teh LED-sijalk. Če bi jih uporabljal cel svet, bi lahko prihranili energijo nekaj sto elektrarn. Za ob stran.

In omenil sem razpoložljivost. Strinjali se boste z menoj, da imamo luči v bolnišnicah. Vidite, da jih imamo. Imamo luči v letalih. Torej povsod, kjer je svetlo. Zazrite se okrog. Povsod. Poglejte svoj telefon. Ima bliskavico, LED-bliskavico. To so potencialni viri širokopasovnih prenosov podatkov.

Potem je tu še varnost. Strinjali se boste z menoj, da luč ne prodira skozi zidove. Torej nihče, če imam svetlobo tukaj, in imam občutljive podatke, nihče na drugi strani te sobe, onkraj tistega zidu, ne more prebrati teh podatkov. In podatki so le, kjer je svetloba. Če ne želite, da sprejemnik sprejema podatke, lahko vir svetlobe preprosto obrnemo drugam. Tako gredo podatki v to smer in nič več v tisto. Sedaj lahko pravzaprav vidimo, kam pošiljamo podatke.

Vsaj zame aplikacijske vrednosti presegajo trenutno domišljijo. Imeli smo prijetno stoletje, pametnih razvijalcev. Velja pomisliti le, da kjer imamo svetlobo, imamo potencialen nov način prenosa podatkov. Lahko vam podam nekaj primerov. Morda si boste lažje predstavljali posledice. To je daljinsko upravljano plovilo v globinah oceanov. In uporablja svetlobo za osvetlitev okolice. Isto svetlobo lahko uporabimo tudi za brezžični prenos podatkov, ki so potrebni, za medsebojno komunikacijo.

Okolja, ki zahtevajo varnost, kot je tale petrokemični obrat -- ne smemo uporabljati radijskih frekvenc, ker antena lahko proži iskrenje, a lahko uporabimo svetlobo. Kot vidite tu je veliko svetlobe. V bolnišnicah, za nove medicinske instrumente, na cestah za nadzor prometa. Avtomobili imajo prednje in zadnje LED-luči in avtomobili bi lahko s tem komunicirali med seboj in s pomočjo izmenjave podatkov preprečevali nesreče. Semaforji lahko komunicirajo z avtomobili in tako naprej. In tu imamo na milijone cestnih luči širom sveta. In vsaka cestna luč je lahko brezplačna dostopna točka. Pravzaprav to imenujemo Li-Fi (light-fidelity). Podobno imamo v kabinah letal na stotine lučk in vsaka izmed teh lučk je lahko potencialen oddajnik brezžičnih podatkov. Lahko bi uživali v vašem priljubljenem TED videu na dolgem letu nazaj domov. Povezano življenje. Verjamem da je vizija mogoča.

Vse, kar potrebujemo je, da vgradimo mali mikročip v vsako potencialno svetilo. In to bi združevalo dve osnovni funkciji: osvetljavo in brezžičen prenos podatkov. In osebno verjamem, da lahko ta simbioza reši bistvene probleme, s katerimi se soočamo pri današnji brezžični komunikaciji. In v prihodnje ne bomo imeli zgolj 14 milijard sijalk, ampak 14 milijard sijalk Li-Fi širom sveta -- za bolj čisto, bolj zeleno in še svetlejši jutri.

Hvala.

(Aplavz)