هارالد هاس: اطلاعات بی سیم از طریق لامپ های روشنایی

آیا می دانید که ما 1.4 میلیون دکل رادیویی در سراسر دنیا داریم؟ و اینها ایستگاه های پایه هستند. و ما همچنین بیش ار 5 میلیارد از این دستگاه ها در اینجا داریم. اینها دستگاه های تلفن همراه هستند. و ما با این تلفن های همراه، هر ماه بیش از 600 ترابایت داده را انتقال می دهیم. این عدد برابر است با یک 6، با 14 صفر جلوی آن-- یک عدد بسیار بزرگ! و مخابرات بی سیم به یک امکان فراگیر تبدیل شده است مانند برق و آب. ما هر روز از آن استفاده می کنیم. از آن در زندگی روزمره ی خود استفاده می کنیم-- در زندگی خصوصی خود، در زندگی شغلی مان. و گاهی هم پیش می آید که خیلی محترمانه از ما درخواست می شود که تلفن های همراه خود را در موقعیت هایی مانند این خاموش کنیم به خاطر دلایلی موجه. و این موضوع آنقدر اهمیت دارد که مرا بر آن داشت که به بررسی مسائلی که این تکنولوژی دارد بپردازم، چرا که در زندگی ما نقشی بنیادی دارد.
یکی از این موضوعات، بحث ظرفیت است. روشی که در انتقال اطلاعات استفاده می کنیم، از طریق امواج الکترومغناطیسی است-- و به طور خاص، امواج رادیویی. و امواج رادیویی محدود هستند. آنها به سختی در دسترسند، گران قیمت هستند، و ما تنها بازه ی کوچکی از طیف الکترومغناطیسی را در اختیار داریم. و به خاطر این محدودیت است که از عهده ی تقاضا برای انتقال اطلاعات به صورت بی سیم بر نمی آید و تعداد بایت ها و داده هایی که هر ماه انتقال می یابند. و به سادگی بازه ی طیف الکترومغناطیسی آنها تمام می شود. مشکل دیگری هم هست. و آن بحث بازدهی است. این 1.4 میلیون دکل رادیویی، یا ایستگاه های پایه، مقدار زیادی انرژی مصرف می کنند. و باید بهتان یاد آوری کنم که بیشتر این انرژی برای انتقال امواج رادیویی استفاده نمی شود، بلکه برای خنک کردن ایستگاه های پایه می باشد. پس بازدهی چنین ایستگاه های پایه ای فقط در حدود 5 درصد است. و این مشکل بزرگی به وجود می آورد. حالا موضوع دیگری که همه ی شما از آن اطلاع دارید. شما باید تلفن همراه خود را هنگام پرواز خاموش کنید. در بیمارستان ها بحث امنیت مطرح است. و امنیت نیز موضوع دیگری است. این امواج رادیویی از دیوار رد می شوند. امکان قطع ارتباط وجود دارد، و کسی می تواند از شبکه ی شما استفاده کند اگر قصد این کار را داشته باشد.
بنابراین این ها 4 دلیل اصلی هستند. ولی از سوی دیگر، ما 14 میلیارد از این ها داریم: لامپ های روشنایی، نور. و نور نیز قسمتی از طیف الکترومغناطیسی است. پس بیایید به این موضوع از نقطه نظرِ کل طیف الکترومغناطیسی نگاه کنیم، که در آن امواج گاما را داریم. امواج گاما خطرناک هستند، و به صلاح نیست نزدیک آنها شوید. اشعه X، هنگامی که در بیمارستان هستید به دردتان می خورد. بعد نور ماورای بنفش را داریم که برای یک پوست برنزه ی زیبا خوب است، ولی در حالت عادی برای بدن انسان ضرر دارد. مادون قرمز-- به جهت مقررات ایمنی و حفاظت از چشم، شما فقط مجاز به استفاده از توان های پایین آن هستید. و بعد ما امواج رادیویی را داریم، که مسائل آنها را برایتان ذکر کردم. و در آن میان، ما اين طیف نور مرئی را داریم. این نور است، و نور برای چندین میلیون سال وجود داشته است. و در واقع، ما را به وجود آورده، زندگی را به وجود آورده، تمام چیزهای مربوط به حیات را به وجود آورده است. پس استفاده از آن به طور ذاتی ایمن است. و آیا عالی نمی شود که از آن جهت مخابرات بی سیم استفاده کرد؟
به علاوه، من آن را با تمامی طیف امواج مقایسه کردم. آن را با طیف امواج رادیویی مقایسه کردم-- سایز آن را-- با سایز طیف نور مرئی. حدس بزنین چه شد! ما 10,000 بار پهنای طیف بیشتری داریم، که برای استفاده ی ما مهیا است. پس نه تنها ما این طیف عظیم را در اختیار داریم، بگذارید آن را با اعدادی که ذکر کردم مقایسه کنیم. ما 1.4 میلیون ایستگاه رادیویی پایه که با قیمت گزافی مستقر شده اند، و بازدهی پایینی نیز دارند، در اختیار داریم. این عدد را ضرب در 10,000 کنید، به عدد 14 میلیارد می رسید. 14 میلیارد برابر تعداد لامپ های روشنایی است که از قبل نیز نصب شده بودند. پس ما یک زیرساخت داریم. به سقف نگاه کنید، این همه لامپ روشنایی می بینید. بروید به طبقه ی اصلی، آنجا هم می بینیدشان.
آیا می توانیم از آنها برای مخابرات استفاده کنیم؟ بله! چه باید بکنیم؟ کاری که لازم است بکنیم این است که این لامپ های رشته ای کم بازدهِ را با چراغ های نورفلورسنت جایگزین کنیم، با این تکنولوژی جدید LED، لامپ های روشنایی LED. LED، یک نیمه هادی است. یک وسیله ی الکترونیکی. و دارای یک ویژگی فوق العاده است. شدت نور آن می تواند مدوله شود در یک سرعت بسیار بالا، و می تواند با سرعت های بسیار بالایی خاموش شود. و این یک ویژگی بنیادی است که ما کشف کردیم با تکنولوژی مان. پس بیایید نشان بدهیم چه طور این کار را کردیم. بیایید نزدیک ترین همسایه ی طیف نور مرئی را بررسی کنیم-- کنترل از راه دور. همه ی شما می دانید که کنترل از راه دور دارای LED فروسرخ است-- اساسا شما LED را سوئیچ می کنید، و اگر قرار است خاموش باشد، شما خاموشش می کنید. و این یک جریان داده ی ساده، با سرعت پایین تولید می کند با 10,000 بیت بر ثانیه 20,000 بیت بر ثانیه. برای ویدئوهای یوتوب قابل استفاده نیست.
کاری که ما کردیم این بود که یک تکنولوژی به به وجود آوردیم که با آن همچنين می توانیم کنترل از راه دور لامپ های روشنایی مان را جایگزین کنیم. ما با این تکنولوژی مان نه تنها جریان واحد داده انتقال می دهیم بلکه می توانیم هزاران جریان داده را منتقل کنیم به صورت موازی با سرعت هایی حتی بالاتر. و تکنولوژی ای که ما گسترش دادیم-- SIM OFDM نامیده می شود. و نوعی به خصوص از مدوله کردن است-- این ها اصطلاحاتی فنی هستند، نمی خواهم وارد جزئیات شوم-- این روشی است که ما را قادر ساخت که منبع نور را به انتقال دهنده ی داده تبدیل کنیم.
ممکنه بگید "خیله خب، جالبه-- یه اسلاید رو تو 10 دقیقه درست کردن" ولی نه تنها این، کاری که ما انجام دادیم این بود که یک نمایش دهنده درست کردیم. و این اولین بار است که به صورت عمومی آن را نمایش می دهم این نمایش گر نور مرئی. و چیزی که اینجا داریم یک چراغ رومیزی معمولی است. ما یک لامپ LED درون آن قرار دادیم، به قیمت 3 دلار آمریکا، تکنولوژی پردازش سیگنال مان را درونش قرار دادیم. و چیزی که در اینجا داریم یک سوراخ کوچک است. نور از میان این سوراخ به داخل می رود. یک گیرنده داریم. گیرنده این تغییرات کوچک را به تغییراتی جزئی در دامنه سیگنال الکتریکی که ما در آنجا تولید کردیم تبدیل می کند. و این سیگنال الکتریکی دوباره به یک جریان داده با سرعت بالا تبديل مي‌شود. در آینده ما امید داریم که بتوانیم این سوراخ کوچک را در گوشی های هوشمند، بگنجانيم. و نه تنها یک نمایانگر تصویر را بگنجانیم، بلکه شاید از دوربین داخل هم استفاده کنیم.
حالا چه اتفاقی میفته وقتی من چراغ را روشن کنم؟ همان طور که انتظار دارید، این چراغ است، یک لامپ رومیزی. می توانید کتابتان را زیرش بگذارید و مطالعه کنید. فضا را روشن می کند. ولی در آن واحد، شما این ویدئو را می بینید که بالا می آید، و این یک ویدئو است، یک ویدئوی با کیفیت که از طریق این لامپ روشنایی منتقل شده است. شما منتقدانه به قضیه نگاه می کنید، فکر می کنید "ها ها ها این یک فرد دانشگاهی باهوش است که دارد برای ما حقه سوار می کند" ولی بگذارید این کار را بکنم.
(تشویق حضار)
یک بار دیگر. هنوزم باور نمی کنید؟ این نور است که ویدئوی کیفیت بالا را در جریان هایی گسسته شده انتقال می دهد. و اگر به نور نگاه کنید، همان طور که انتظار دارید نور می دهد. با چشمانتان متوجه آن نمی شوید. شما متوجه تغییرات کوچک دامنه نمی شوید که این نور لامپ را تحت تاثیر قرار می دهد. به وظیفه ی روشنی بخشی خود عمل می کند، ولی در عین حال، ما قادر هستیم که داده نیز جا به جا کنیم. و می توانید ببینید، حتی نور موجود در سقف نیز وارد گیرنده می شود. می تواند این نور ثابت را نادیده بگیرد، چرا که تنها چیزی که گیرنده به آن حساس است تغییرات ظريف است. همچنین شما ممکن است سوالی منتقدانه نیز به ذهنتان برسد. ممکن است بگویید، "باشه، آیا بايد همیشه نور در اختیارم باشد که این کار کند؟" و جواب مثبت است. ولی می توانید نور را کم کنید تا درجه ای که به نظر خاموش می رسد. و شما همچنان قادر هستید که اطلاعات را منتقل کنید-- این ممکن است.
مسئله ی چهارم را برایتان مطرح کرده بودم. ظرفیت: ما 10,000 برابر طیف بیشتری داریم، 10,000 برابر LED بیشتر که از قبل در زیرساختار ها نصب شده اند. امیدوارم با من موافق باشید، دیگر موضوع ظرفیت مطرح نیست. بازدهی: مسیر این داده ها از طریق روشنایی است-- این در درجه ی اول یک دستگاه روشنایی است. و اگر محاسبات انرژی را به عمل آورید، انتقال داده مجانی تمام می شود-- از نظر مصرف انرژی بسیار بهینه است. نمی خواهم مصرف بهینه ی انرژی را در این لامپ های LED ذکر کنم. اگر تمام دنیا از آنها بهره برداری کنند، صدها نیروگاه قدرت صرفه جویی خواهد شد. این به کنار.
و من بحث در دسترس بودن را مطرح کردم. با من موافق خواهید بود که در بیمارستان ها نور داریم. باید ببینید که چه می کنید. در هواپیما ها نور دارید. پس همه جا نور هست. به دور و برتان نگاه کنید. به گوشی هوشمندتان. آن دارای یک نور فلش است، نور فلش LED. منابع بالقوه ای برای انتقال داده ی سرعت بالا وجود دارد.
و همچنین بحث امنیت مطرح است. باید با من موافق باشید که نور از میان دیوار عبور نمی کند. پس اگر من اینجا نور داشته باشم، اگر داده هایی محفوظ داشته باشم، هیچ کس در آن طرف دیوار نمی تواند داده ها را بخواند. و داده ها فقط جایی هستند که نور باشد. پس اگر من نخواهم که آن گیرنده داده ای را دریافت کند، کاری که می توانم بکنم این است که جهتش را عوض کنم. پس داده به این جهت می رود، و دیگر به آن سو نیست. حالا ما می توانیم به واقع ببینیم که داده ها کجا می روند.
برای من، کاربرد آن، در حال حاضر ورای تصور است. ما قرنی داشته ایم از طراحان برنامه های هوشمند. و شما فقط باید متوجه باشید که جایی که نور هست، روشی بالقوه نیز برای انتقال داده ها وجود دارد. ولی می توانم برایتان تعدادی مثال بزنم. شاید شما تاثیر آن را همین حالا دیده باشید. این یک ماشین کنترل شونده از راه دور است زیر اقیانوس ها. و از نور برای روشن کردن آن پایین استفاده می کند. و این نور می تواند برای انتقال بی سیم داده استفاده شود و اینکه با یکدیگر نیز ارتباط برقرار کنند.
محیط های ذاتا ایمن مانند این نیروگاه پتروشیمی-- شما نمی توانید از RF(امواج رادیویی) استفاده کنید، چرا که ممکن است جرقه هایی روی آنتن ایجاد کنند. ولی می توانید از نور استفاده کنید- می بینید که نور فراوانی آنجا هست. در بیمارستان ها، برای دستگاه های پزشکی جدید; در خیابان ها برای کنترل ترافیک. ماشین ها دارای چراغ های جلویی و پشتی ای مبتنی بر سيستم LED هستند، و ماشین ها می توانند با یکدیگر مخابره کنند و از تصادف ها جلوگیری کنند از طریق نحوه مبادله اطلاعات بین خود. چراغ های راهنمایی می توانند با ماشین ها ارتباط برقرار کنند و الی آخر. و بعد شما میلیون ها تیر چراغ برق دارید که در اقصی نقاط جهان قرار داده شده اند. و هر تیر چراغ برقی می تواند که نقطه دسترسی مجانی باشد. ما به آن می گوییم، Li-Fi، هماندهی نور. و ما این کابین های هواپیمایی را داریم. صدها لامپ روشنایی در این کابین ها هست، و هر کدام از این چراغ ها می تواند یک انتقال دهنده ی داده ی بی سیم باشد. پس می توانید تعداد بیشتری از ویدئو های TED محبوب خود را تماشا کنید در پرواز طولانی بازگشت به منزل خود. زندگی آنلاین. فکر می کنم این یک دیدگاه عملی باشد.
پس تنها کاری که باید بکنیم این است که یک میکروچیپ را روی هر دستگاه نوردهی ممکن قرار دهیم. و این می تواند در آن واحد دو کاربرد پایه را با هم داشته باشد: روشنایی و انتقال داده ی بی سیم. و این همزیستی‌ای که من به شخصه به آن باور دارم می تواند چهار مشکل اساسی را حل کند. در حال حاضر، مخابرات بی سیم رو روي صفحه‌‌هاي ديجيتال ما می‌آورد. و در آینده، نه تنها 14 میلیارد چراغ روشنایی خواهید داشت، بلکه 14 میلیارد LI-Fi نیز خواهید داشت که در سرتاسر جهان قرار داده شده اند-- برای یک آینده ی تمیزتر، سبزتر و حتی روشن تر.
متشکرم.
(تشویق حضار)