The hidden network that makes the internet possible - Sajan Saini

Translator: mahdieh mahallati Reviewer: sadegh zabihi

In 2012,

در ۲۰۱۲،

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

یک تیم تحقیقاتی ژاپنی و دانمارکی یک رکورد جهانی زدند،

transmitting 1 petabit of data—

انتقال ۱ پتابایت محتوا

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

و آن ۱۰٫۰۰۰ ساعت ویدئو با کیفیت خیلی شفاف

over a fifty-kilometer cable, in a second.

از طریق پنجاه کیلومتر کابل، در یک ثانیه.

This wasn’t just any cable.

این فقط یک کابل معمولی نبود.

It was a souped-up version of fiber optics—

این یک نسخهٔ تقویت شدهٔ فیبر نوری بود

the hidden network that links our planet

شبکه پنهانی که سیاره‌‌‌مان را به هم وصل کرده

and makes the internet possible.

و اینترنت را ممکن کرده.

For decades,

برای دهه‌ها،

long-distance communications between cities and countries

ارتباطات از راه دور بین شهرها و کشورها

were carried by electrical signals,

به وسیله سیگنال‌های الکتریکی برقرار می‌شد،

in wires made of copper.

از سیم‌هایی که از مس ساخته شده بود.

This was slow and inefficient,

این بسیار آهسته و ناکارآمد بود،

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

با سیم‌های فلزی سرعت دیتا محدود بود و قدرتش به خاطر حرارت از بین می‌رفت.

But in the late 20th century,

اما در اواخر قرن بیستم،

engineers mastered a far superior method of transmission.

مهندسین بر روش‌های فوق حرفه‌ایِ انتقال مسلط شدند.

Instead of metal,

به جای فلز،

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

شیشه می‌توانست با احتیاط ذوب شود و و به رشته‌های فیبرمنعطف دربیاید،

hundreds of kilometers long and no thicker than human hair.

صدها کیلومترطولش باشد و به نازکی موهای انسان باشد.

And instead of electricity,

این رشته‌ها به جای برق،

these strands carry pulses of light, representing digital data.

به عنوان محتوای دیجیتال، پالس‌های نور را جابجا می‌کنند،

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

اما چگونه نور از درون شیشه می‌گذرد بدون اینکه از آن عبور کند؟

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

رمز آن در پدیده‌ای به نامِ بازتابِ داخلیِ کلی نهفته است.

Since Isaac Newton’s time,

از زمان اسحاق نیوتون تا الان،

lensmakers and scientists have known that light bends

لنزسازان و دانشمندان می‌دانستند وقتی نور از بین هوا و موادی مثل آب

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

یا شیشه عبور می‌کند، می‌تواند شکسته شود.

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

وقتی شعاعی از نور، درون شیشه به سطحی با زاویه تند برخورد می‌کند،

it refracts, or bends as it exits into air.

می‌شکند، یا هنگام خارج شدن در هوا خم می‌شود.

But if the ray travels at a shallow angle,

اما اگر اشعه از زاویه ملایم عبور کند،

it’ll bend so far that it stays trapped,

منحرف می‌شود و بنابراین گیر می‌افتد،

bouncing along inside the glass.

و به درون شیشه باز می‌گردد.

Under the right condition,

تحت شرایط درست،

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

چیزی که معمولاّ نور را از خود می‌گذراند می‌تواند از دید جهان پنهانش کند.

Compared to electricity or radio,

در مقایسه با برق یا رادیو،

fiber optic signals barely degrade over great distances—

سیگنال‌های فیبر نوری در فواصل زیاد به سختی دچار افت کیفیت می‌شوند --

a little power does scatter away,

یک نیروی کوچک پراکندگی زیادی ایجاد می‌کند،

and fibers can’t bend too sharply,

و فیبر‌ها نمی‌توانند خیلی سریع خم شوند،

otherwise the light leaks out.

وگرنه نور بیرون می‌زند.

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

امروزه، یک سیگنال فیبرنوری، نورهایی با طول موج‌های زیاد حمل می‌کند،

each a different channel of data.

و هر یک با کانال محتوای متفاوت.

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

و یک کابل فیبر نوری شامل صد‌ها رشته‌ فیبری است.

Over a million kilometers of cable crisscross our ocean floors

بیشتر از یک میلیون کیلومتر از کابل‌ها بطور متقاطع کف اقیانوس‌های ما قرار دارند

to link the continents—

تا کشور‌ها را به هم متصل کنند --

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

این میزان برای اینکه دور خط استوا حدود سی بار بپیچد کافی است.

With fiber optics,

با فیبر‌های نوری،

distance hardly limits data,

فاصله نمی‌تواند داده را محدود کند،

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

و این موجب شده که اینترنت سر از خیلی از کامپیوتر‌ها درآورد.

Increasingly,

به طور روزافزون،

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

کار و بازی با موبایل‌هایمان بستگی به کارکرد سرور‌های کامپیوتر دارد،

warehoused in gigantic data centers flung across the world.

که در مراکز کلان داده در سراسر جهان انباشته شده‌اند.

This is called cloud computing,

این محاسبات ابری نامیده می‌شود،

and it leads to two big problems:

و منجر به دو مشکل بزرگ می‌شود:

heat waste and bandwidth demand.

دفع حرارت و نیاز به پهنای باند.

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

مقدار زیادی از ترافیک اینترنت، اطراف مراکز داده در رفت و آمد است

where thousands of servers are connected by traditional electrical cables.

جایی‌ که هزاران سرور به‌ وسیله‌ٔ کابل‌های برق سنتی بهم متصل شده‌اند.

Half of their running power is wasted as heat.

نیمی از قدرت در جریانشان به شکل حرارت از بین می‌رود.

Meanwhile, wireless bandwidth demand steadily marches on,

درحالیکه، پهنای باند بی‌سیم دائماً به حرکت آنها بستگی دارد،

and the gigahertz signals used in our mobile devices

و سیگنال‌های گیگاهرتز که در موبایل‌های ما استفاده می‌شوند

are reaching their data delivery limits.

در حال محدود شدن دریافت محتوا هستند.

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

به نظر می‌رسد فیبرهای نوری خیلی خوب بوده‌اند،

fueling overly-ambitious cloud and mobile computing expectations.

بارگذاری مافوق تصور ابر و انتظارات محاسبه‌هایی قابل انتقال.

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

اما یک تکنولوژی وابسته و ادغام شده با فوتون‌ها، به کمک آمده است.

Light can be guided not only in optical fibers,

نور نه تنها در فیبرهای نوری،

but also in ultrathin silicon wires.

بلکه در سیم‌های سیلیکونی فوق باریک هم می‌تواند هدایت شود.

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

سیم‌های سیلیکونی نور را مثل فیبر هدایت نمی‌کنند.

But they do enable engineers to shrink

اما آنها مهندسین را قادر به کوچک کردن

all the devices in a hundred kilometer fiber optic network

تمام دستگاه‌ها در یک شبکه‌ فیبر نوری کرده‌اند

down to tiny photonic chips that plug into servers

تا حد چیپ‌های فوتونی که به سرور متصل می‌شوند

and convert their electrical signals to optical and back.

و سیگنال‌های الکتریکی‌شان را به نوری تبدیل می‌کنند و برعکس.

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

این چیپ‌های تبدیل الکتریسیته به نور اجازه می‌دهد تا

to be swapped out for power-efficient fiber.

کابل‌های الکتریکی ناکارآمد در مراکز محتوا، با فیبر جایگزین شوند.

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

چیپ‌های فوتونی می‌توانند به محدودیت‌های پهنای باند بی‌سیم در فواصل باز کمک کنند.

Researchers are working to replace mobile gigahertz signals

محققین در حال کارکردن بر روی جایگزینی سیگنال‌های گیگاهرتز موبایل

with terahertz frequencies,

با فرکانس‌های تراهرتز هستند،

to carry data thousands of times faster.

که محتوا را هزاران برابر سریعتر حمل کنند.

But these are short-range signals:

اما اینها سیگنال‌های با برد پایین هستند:

they get absorbed by moisture in the air,

آن‌ها توسط رطوبت هوا جذب می‌شوند،

or blocked by tall buildings.

یا با ساختمان‌های بلند مسدود می‌شوند.

With tiny wireless-to-fiber photonic transmitter chips

با چیپ‌های جابجاکننده فوتونی فیبری- به- بی‌سیم کوچک

distributed throughout cities,

در تمام شهرها پخش می‌شوند،

terahertz signals can be relayed over long-range distances.

سیگنال‌های تراهرتز می‌توانند به فاصله‌های دوردست بروند.

They can do so via a stable middleman,

آنها می‌توانند از طریق واسطه‌ی ثابت این کار را بکنند،

optical fiber, and make hyperfast wireless connectivity a reality.

فیبرهای نوری، و ساخت ازتباط بی‌سیمِ سریع السیر یک حقیقت است.

For all of human history,

در طول تاریخ بشریت،

light has gifted us with sight and heat,

نور با دیدن و حرارت، به ما ارزانی شده است،

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

مثل یک همراه ثابت وقتی‌که درحال جستجو و زندگی در جهان فیزیکی هستیم.

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

امروزه، به نور اطلاعات تحمیل می‌کنیم و هدایتش می‌کنیم

to run along a fiber optic superhighway—

تا در شاهراه فیبری،

with many different integrated photonic exits—

با خروجی‌های مختلف فوتونی حرکت کند

to build an even more expansive, virtual world.

تا جهان مجازی تا جایی که می‌تواند گسترده‌تر شود.