The hidden network that makes the internet possible - Sajan Saini

المترجم: Abdelghafour Raquibi المدقّق: Mahmoud Saleh

In 2012,

في 2012،

a team of Japanese and Danish researchers set a world record,

سجل فريق من الباحثين اليابانين والدنماركيين رقماً عالمياً،

transmitting 1 petabit of data—

بنقل 1 بيتابايت من البيانات

that’s 10,000 hours of high-def video—

أي ما يعادل 10000 ساعة من الفيديوهات العالية الدقة

over a fifty-kilometer cable, in a second.

بواسطة كابل بطول 50 كيلومتر، في الثانية.

This wasn’t just any cable.

لكنه لم يكن مجرد كابل.

It was a souped-up version of fiber optics—

لقد كان نسخة مطورة من الألياف البصرية

the hidden network that links our planet

الشبكة الخفية التي تربط عالمنا

and makes the internet possible.

وتجعل الأنترنت مُمكناً.

For decades,

لعقود،

long-distance communications between cities and countries

كانت الاتصالات بعيدة المدى بين المدن والدول

were carried by electrical signals,

تتم عبر الإشارات الكهربائية،

in wires made of copper.

في أسلاك مصنوعة من النحاس.

This was slow and inefficient,

كان ذلك بطيئاً وغير فعال،

with metal wires limiting data rates and power lost as wasted heat.

حيث تحد الأسلاك المعدنية من معدلات البيانات وتضيع الطاقة كحرارة مهدورة.

But in the late 20th century,

لكن في أواخر القرن العشرين،

engineers mastered a far superior method of transmission.

استحدث المهندسون طريقة أفضل للنقل

Instead of metal,

بدل المعدن،

glass can be carefully melted and drawn into flexible fiber strands,

يمكن أن يذاب الزجاج بعناية ثم يُجلب إلى أسلاك مرنة من الألياف،

hundreds of kilometers long and no thicker than human hair.

بطول مئات الكيلومترات وبمثل سمك شعر الإنسان.

And instead of electricity,

وبدل الكهرباء،

these strands carry pulses of light, representing digital data.

تحمل هذه الأسلاك نبضات الضوء، التي تُمثل البيانات الرقمية.

But how does light travel within glass, rather than just pass through it?

لكن كيف ينتقل الضوء داخل الزجاج بدلاً من مجرد المرور عبره؟

The trick lies in a phenomenon known as total internal reflection.

تكمن الحيلة في ظاهرة معروفة بالإنعكاس الداخلي التام.

Since Isaac Newton’s time,

منذ عهد إسحاق نيوتن،

lensmakers and scientists have known that light bends

عرف صانعو العدسات والعلماء أن الضوء ينحني

when it passes between air and materials like water or glass.

حين يمر بين الهواء ومواد مثل الماء أو الزجاج.

When a ray of light inside glass hits its surface at a steep angle,

حين يضرب شعاع من الضوء داخل الزجاج سطحه في زاوية حادة،

it refracts, or bends as it exits into air.

ينكسر أو ينحني عند خروحه إلى الهواء.

But if the ray travels at a shallow angle,

لكن إذا كانت الأشعة تنتقل على زاوية شبه منعدمة،

it’ll bend so far that it stays trapped,

فسوف تنحني حتى تبقى محاصرة،

bouncing along inside the glass.

وترتد على طول الزجاج.

Under the right condition,

تحت الشرط المناسب،

something normally transparent to light can instead hide it from the world.

يمكن لشيء شفاف عادة للضوء أن يحجبه عن العالم.

Compared to electricity or radio,

مقارنة بالكهرباء أو الراديو،

fiber optic signals barely degrade over great distances—

بالكاد تضعف إشارات الألياف البصرية عبر المسافات الكبيرة

a little power does scatter away,

فعلا تتبدد بعض القوة،

and fibers can’t bend too sharply,

ولا تستطيع الألياف أن تنثني بشكل حاد،

otherwise the light leaks out.

وإلا فإن الضوء يتسرب.

Today, a single optical fiber carries many wavelengths of light,

اليوم، ليف ضوئي واحد يحمل العديد من موجات الضوء،

each a different channel of data.

كل منها تشكل قناة مختلفة من البيانات.

And a fiber optic cable contains hundreds of these fiber strands.

كابل من الألياف الضوئية يحتوي مئات من هذه الأسلاك الليفية.

Over a million kilometers of cable crisscross our ocean floors

أكثر من مليون كيلومتر من الكابلات تتقاطع في محيطاتنا

to link the continents—

لتربط القارات

that’s enough to wind around the Equator nearly thirty times.

أي ما يكفي للإلتفاف حول خط الاستواء حوالي ثلاتين مرة.

With fiber optics,

مع الألياف البصرية،

distance hardly limits data,

بالكاد تحد المسافة من البيانات،

which has allowed the internet to evolve into a planetary computer.

مما سمح للإنترنت أن يتطور إلى حاسوب كوني.

Increasingly,

على نحو متزايد،

our mobile work and play rely on legions of overworked computer servers,

يعتمد عملنا على الهاتف وألعابنا على جحافل من الخوادم المنهكة،

warehoused in gigantic data centers flung across the world.

المخزنة في مراكز البيانات العملاقة المنتشرة عبر العالم.

This is called cloud computing,

هذا يسمى بالحوسبة السحابية،

and it leads to two big problems:

وتؤدي إلى مشكلتين كبيرتين:

heat waste and bandwidth demand.

ضياع الحرارة والطلب على نطاق الترددات.

The vast majority of internet traffic shuttles around inside data centers,

الغالبية العظمى من حركة الإنترنت تنتقل داخل مراكز البيانات،

where thousands of servers are connected by traditional electrical cables.

حيث ترتبط آلاف الخوادم بواسطة كابلات كهربائية تقليدية.

Half of their running power is wasted as heat.

نصف قوتها المستعملة تضيع كحرارة.

Meanwhile, wireless bandwidth demand steadily marches on,

وفي الوقت نفسه يستمر الطلب على نطاق التردد اللاسلكي بإطراد،

and the gigahertz signals used in our mobile devices

وإشارات الجيجاهرتز المستخدمة في أجهزتنا المحمولة

are reaching their data delivery limits.

تصل حدها في نقل البيانات.

It seems fiber optics has been too good for its own good,

يبدو أن الألياف البصرية كانت جيدة أكثر من اللازم،

fueling overly-ambitious cloud and mobile computing expectations.

وأججت توقعات حوسبية محمولة وسحابية عالية الطموح.

But a related technology, integrated photonics, has come to the rescue.

لكن تكنولوجيا ذات صلة- تدمج الفوتونات- أتت لإنقاذ الموقف.

Light can be guided not only in optical fibers,

يمكن توجيه الضوء ليس في الألياف البصرية فحسب،

but also in ultrathin silicon wires.

بل أيضا في أسلاك السليكون الرقيقة جداً.

Silicon wires don’t guide light as well as fiber.

لا توجه أسلاك السيليكون الضوء مثل الألياف.

But they do enable engineers to shrink

لكنها تمكن المهندسين من تقليص

all the devices in a hundred kilometer fiber optic network

جميع الأجهزة في شبكة ألياف بصرية من 100 كيلومتر

down to tiny photonic chips that plug into servers

إلى رقاقات ضوئية صغيرة ترتبط بالخوادم

and convert their electrical signals to optical and back.

وتحول الإشارات الكهربائية إلى بصرية والعكس.

These electricity-to-light chips allow for wasteful electrical cables in data centers

هذه الرقاقات تسمح للكابلات الكهريائية المضيعة للطاقة في مراكز البيانات

to be swapped out for power-efficient fiber.

بأن تُستبدل بألياف موفرة للطاقة.

Photonic chips can help break open wireless bandwidth limitations, too.

تساعد الرقاقات الضوئية أيضاً في كسر قيود نطاق التردد اللاسلكي.

Researchers are working to replace mobile gigahertz signals

يعمل الباحثون على استبدال ترددات التيراهرتز

with terahertz frequencies,

بالجيجاهرتز،

to carry data thousands of times faster.

لنقل البيانات أسرع بالاف المرات.

But these are short-range signals:

لكنها إشارات قصيرة المدى:

they get absorbed by moisture in the air,

تمتصها الرطوبة في الهواء،

or blocked by tall buildings.

أو تعترضها البنايات الشاهقة.

With tiny wireless-to-fiber photonic transmitter chips

مع رقائق الإرسال الضوئية

distributed throughout cities,

الموزعة عبر المدن،

terahertz signals can be relayed over long-range distances.

يمكن نقل إشارات التيتاهرتز عبر مسافات بعيدة.

They can do so via a stable middleman,

يمكنها القيام بذلك بواسطة وسيط مستقر،

optical fiber, and make hyperfast wireless connectivity a reality.

وجعل الاتصال اللاسلكي الفائق السرعة حقيقة واقعية.

For all of human history,

طوال تاريخ البشرية،

light has gifted us with sight and heat,

منحنا الضوء الرؤية والحرارة،

serving as a steady companion while we explored and settled the physical world.

وكان بمثابة رفيق وفي في استكشافنا للعالم المادي.

Now, we’ve saddled light with information and redirected it

الآن حَملنا الضوء بالمعلومات وأعدنا توجيهه

to run along a fiber optic superhighway—

ليعمل على طول طريق سريع من الألياف البصرية

with many different integrated photonic exits—

مع العديد من المخارج الضوئية المتكاملة المختلفة

to build an even more expansive, virtual world.

لبناء عالم افتراضي اكثر امتداداً.