Harald Haas: 用每一个灯泡传输无线信号

你知道 全世界有一千四百万 无线电信号发射塔吗? 而且还有信号站. 我们还有超过 五十亿的 像这样的设备. 蜂窝式移动电话. 我们每个月 要用这些手机传输超过600 万亿字节 的数据. 就是一个6后面跟14个0 这是个非常大的数字. 而且无线通讯 已经变成了像水和电 一样的基本生活必需品. 我们每天都用它. 我们生活中用得着, 私人生活和工作中也依赖它. 有些时候出于必要 我们还会被和气地要求把手机关掉 就像今天这样的场合. 我决定关注这个话题 的原因是很重要的 那是因为这项技术 对我们的生活非常重要．

还有一个问题是容量问题． 我们现在用来传输无线数据的方式是 电磁波，更准确地是无线电波． 无线电波是有局限性的． 它稀少又昂贵， 而且我们只有一定的范围可以使用． 这个限制， 使其不能满足 利用无线数据传输的 每个月大量的字节和数据． 而且它能使用的范围也都已经被利用了． 还有一个问题 就是能效． 这些一百四十万个无线信号发射塔或者是基站， 要消耗大量的能量． 还要指出的是，这其中大部分的能量 并不是用来传输无线电波的， 而是用在冷却基站的． 这样的一个基站的效率 大概只有百分之五． 这就是个大问题． 还有一个大家都知道的问题． 那就是坐飞机的时候你得 把手机关了． 在医院里，还有安全问题． 数据的安全性是另一个问题． 这些无线电波能穿透墙面． 它就能被截获， 有人就可以利用你的网络 干些坏事什么的．

这就是主要的四个问题． 另一方面， 我们有一百四十亿个 灯泡． 而光是电磁波谱中的一部分． 我们来利用一点背景知识． 这是一个完整的电磁波谱，这里是伽玛射线， 你不会想利用伽玛射线，因为它是危险的． X光可以用在医疗上． 这里是紫外光． 如果想晒黑一点，它倒是帮得上忙． 但其它时候对人体却是有害的． 红外线 出于对眼睛的安全考虑 你只能用很低的功率． 然后有无线电波，它的问题我们刚刚谈过． 中间这里，我们有可见光区域． 它是光， 光在生活里有许多许多百万年了． 事实上，是光创造了我们． 它创造了生命 创造了生命的全部． 所以光本身就是安全可用的． 如果能直接用于无线通讯难道不是很棒吗？

不仅只是这个，我比较了一下整个光谱． 我比较了无线电波光谱 把它的大小和 可见光谱的大小进行了比较． 猜猜结果如何？ 可见光谱能用的范围是无线电波的一万倍， 这些都可以被我们利用． 所以我们不仅有这么大光谱范围可以用， 我来把刚才提到的数字和这些比较一下． 我们一共有 一百四十万个造价高， 效率低的无线电波发射基站． 把这个数字乘以一万， 那就是一百四十个亿． 一百四十个亿恰好是已经在使用中的电灯泡的数量． 所以我们已经有了基础设施在那． 看屋顶上，你看那些灯泡． 再看主层上，还能看到很多灯泡．

我们能把它们用于沟通吗？ 能． 我们需要做什么呢？ 有一件事我们需要做的 就是把这些效率不高的白炽灯 和荧光灯 换成新技术的LED(发光二极管) LED灯． LED是个半导体，是个电子器件． 它有一个特别好的敏锐的性能． 它的亮度是可以 高速调节． 它也能以很快的速度开启或关闭． 这是我们发展这项技术的 一个很基础的 性能． 让我来演示下我们是怎么做的． 让我们来看看离可见光最近的光谱 遥控器的光谱． 大家都知道遥控器有红外线的LED， 开机的时候就开了LED,关了遥控的同时关了LED． 它发射一个简单的，低速的数据流 每秒传输十万个字节, 或者每秒二十万个字节． 如果使用Youtube这是不够的．

我们所做的就是 开发了一项新技术 我们可以用这项新技术 取代我们对灯泡的远程控制． 在我们技术里， 我们不是只用一个简单的数据流 我们在同一时间并行传输 几千个数据流， 而且传输速度更快． 我们开发的这项技术 叫SIM OFDM. 它还有特殊的调控-- 这都是技术词汇，就不深入了-- 是这项技术 使得我们能利用光源 进行数据传输．

你会说：＂嗯，这不错， 花十分钟就能做出这样的一页幻灯片．＂ 但这不是全部． 我们还研发了 一个演示仪器． 这是我第一次在公开场合 展示这台可见光的演示仪器． 这里放着的是 一个普通的台灯． 我们放入一个价值三美元的 LED灯泡， 加入我们信息处理的技术． 这里有一个小洞． 光从这个小洞穿过． 这里是个接收装置． 这个接收装置能把我们创造的 这些很微小的亮度变化 转化为电子信号． 这些电子信息再被转化成 高速的数据流． 将来我们希望能 把这样的小洞整合到 智能手机中． 不仅是加入一个照片感应装置， 还可以在里面放一个照相机．

所以当我打开灯的时候 会发生什么呢？ 就像你期待的那样， 它是个灯泡，一个台灯． 把你的书放在下面，就能阅读， 它照亮了空间． 但在同时，你能看到这上面有视频开始播放． 这个高清晰度的视频 是用光束传输的． 你有些怀疑． 想着，＂哈哈， 这是聪明的学者用了一点小诡计．＂ 但如果我这样做．

（掌声）

再来一次． 还不相信？ 就是这个台灯 把高清晰的视频通过分开的数据流传输的． 如果你看着这灯， 它还是那么亮． 人类的眼睛无法分辨这些变化． 你不会发现我们加在这个灯泡上的 亮度的微小变化． 它起到了提供照明的作用， 同时也传输了数据． 你能看到， 即使是屋顶上的光也能照到这个接收装置上． 接收装置能忽略固定不变的光， 因为它只关心那些 微小的变化． 你还是时不时地会有怀疑的问题． 你会说：＂好吧 我是不是得时刻开着灯 才能让它工作呢？＂ 答案是：是的 但你能调暗这灯 暗到它看起来像是关着的． 这样它还是可以传输数据．

我提到过四个挑战． 容量． 我们有一万倍的光谱范围 一万多倍的LED灯 已经搭建在基础设施中． 我想你会同意说 容量已经不再是个问题． 经济． 这是通过照明传输数据 首先是照明仪器． 如果你想减少能量消耗， 这数据传输是免费的 很节能的方法． 我没提过LED灯泡的 高度节能的性质． 如果整个世界都用它们， 那我们能省许多的发电场． 这个先放在一边．

我还提到了可用性． 我们都知道医院里有灯泡， 你得看得到要做什么． 飞机上也有灯泡． 所有地方都有灯泡． 看看周围，所有地方．看看你的智能手机． 它有一个闪光灯，那是个LED灯． 它们都是潜在的高速数据传输的设备．

还有安全问题． 你会同意说 光不能穿透墙壁． 所以如果我有个灯泡在这， 如果我有安全相关的数据， 在墙那边的人是不可能 透过墙壁猎取我的数据的． 只有在有光的地方才能看到数据． 所以如果我不希望接收装置接收数据， 我能做的是 把它转开． 所以数据是往那个方向传，不是这了． 现在我们能真的看到数据是往哪里传了

所以对我来说， 这项技术的应用前景 是超乎想像的． 过去的一个世纪里，我们有很棒很聪明的应用设备开发者． 你只需要注意到，哪里有光 哪里就能用来传输数据． 我来举几个例子． 你可能已经注意到了它的影响力了． 在这片海域下面， 有一个远程操控的移动设备． 它们用光来照亮底下的空间． 光能被用来传输无线数据 这些东西就能用光来相互交流．

自然而然地保护了环境 在那些石化工厂里 你不能用RF, 它会在天线上产生火花， 但它可以用光，你能看到许多的灯光在那． 在医院里， 用于新的医疗设备； 在街上用来控制交通状况． 车辆有LED灯做的前灯，后灯 这样车辆间就能交流了． 它们这样交换信息的方式 能阻止交通事故的发生． 而且信号灯也能和车辆进行沟通． 而且全世界还有几百万个 这样的路灯． 即使是这路灯也能成为免费的发射点． 我们叫它 Li Fi 忠于光的． 还有这些飞机机舱． 里面有几百盏灯， 每一个这样的灯 都有潜在的传输无线信号的能力． 所以你就能在长长的回家旅途中 享受你最喜欢的TED视频． 线上生活．我想这个设想是可行的．

我们需要做的就只是 把一个微小的芯片 插入到每一个潜在的照明设备中． 这就整合了 两个基本的功能： 照明和无线数据传输． 我个人相信，这种组合 能解决我们现在无线信号传输中 四个关键的问题． 在将来， 我们不仅仅是有只一百四十万个灯泡， 而是有一百四十万个Li Fi. 遍布全球 创建一个更干净 更绿色，更光明的未来．

谢谢，

(掌声)