The hidden network that makes the internet possible - Sajan Saini

翻訳: Chiaki Arai 校正: Misaki Sato

In 2012,

2012年

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

日本とデンマークの合同研究チームが 世界記録を打ち立てました

transmitting 1 petabit of data—

毎秒１ペタビットのデータ つまり

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

１万時間分の高精細度ビデオに 相当するデータを

over a fifty-kilometer cable, in a second.

１本のケーブルで 50キロメートルも伝送したのです

This wasn’t just any cable.

それも ただのケーブルではなく

It was a souped-up version of fiber optics—

地球を結びつけ インターネットを可能にする

the hidden network that links our planet

隠れたネットワーク

and makes the internet possible.

光ファイバーの改良版でした

For decades,

何十年もの間

long-distance communications between cities and countries

都市や国を結ぶ長距離通信は

were carried by electrical signals,

銅線を通じた

in wires made of copper.

電気信号によって行われていました

This was slow and inefficient,

これは 遅く 非効率的であり

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

金属線がデータ伝送速度を制限し 廃熱によって伝送能力が一部失われていました

But in the late 20th century,

ところが 20世紀末には

engineers mastered a far superior method of transmission.

より優れた伝送方法が開発されました

Instead of metal,

金属の代わりに

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

ガラスを注意深く溶かし しなやかで 人間の髪より細い

hundreds of kilometers long and no thicker than human hair.

数百キロメートルの長さの ファイバーの束に加工します

And instead of electricity,

そして このファイバーは

these strands carry pulses of light, representing digital data.

電気の代わりに データを表す 光のパルスを運びます

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

しかし 光はどのようにして ガラスの「中」を進むのでしょうか

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

そのミソは 全内部反射という現象です

Since Isaac Newton’s time,

ニュートンの時代から

lensmakers and scientists have known that light bends

レンズ職人や科学者の間では 光が空気から

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

水やガラスなどの物質を通る際 進路が曲がることが知られていました

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

ガラスの中を通る光線が ガラスの表面に急な角度で当たると

it refracts, or bends as it exits into air.

光線が空気へ抜けていく際 屈折 つまり曲がります

But if the ray travels at a shallow angle,

ところが 浅い角度だと

it’ll bend so far that it stays trapped,

光線が曲がりすぎて 表面を通過できず

bouncing along inside the glass.

ガラスの中で 跳ね返っていくのです

Under the right condition,

条件さえ合えば

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

通常なら 光を通すガラスが 光を中にとどめることができるのです

Compared to electricity or radio,

電気や電波と比べ

fiber optic signals barely degrade over great distances—

光ファイバーによる信号は 長距離を 移動しても ほとんど劣化しません

a little power does scatter away,

とはいえ 光の一部は散乱しますし

and fibers can’t bend too sharply,

ファイバーを曲げすぎてしまうと

otherwise the light leaks out.

光が漏れ出すという 欠点があります

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

今日 １本の光ファイバーは 波長の異なる光をいくつも運んでいて

each a different channel of data.

それぞれ異なる データのチャネルを伝送します

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

そして 光ファイバーケーブルの中には このようなファイバーの束が沢山あるのです

Over a million kilometers of cable crisscross our ocean floors

海底には 100万キロメートル以上の ケーブルが 縦横無尽に敷かれ

to link the continents—

大陸を結んでいます ―

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

赤道を30周できる程の長さです

With fiber optics,

光ファイバーを使えば

distance hardly limits data,

距離は大した問題とはならず

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

これによって インターネットは 地球規模のコンピュータへと進化しました

Increasingly,

次第に

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

モバイル環境は 世界中の巨大なデータセンターの中にある

warehoused in gigantic data centers flung across the world.

働きづめのサーバーの軍団に 頼るようになってきています

This is called cloud computing,

これは クラウドコンピューティングといい

and it leads to two big problems:

２つの大問題の原因となっています

heat waste and bandwidth demand.

廃熱と帯域幅のひっ迫です

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

インターネットトラフィックの大部分は 昔ながらの電気ケーブルで繋がれた

where thousands of servers are connected by traditional electrical cables.

何千というサーバーからなる データセンターの中を往復しています

Half of their running power is wasted as heat.

そこで使われる電力の半分は 廃熱となってしまっています

Meanwhile, wireless bandwidth demand steadily marches on,

また 無線帯域幅の需要は 高まり続けていて

and the gigahertz signals used in our mobile devices

携帯機器に用いられる ギガヘルツ波は

are reaching their data delivery limits.

データの伝送量が 限界を迎えつつあります

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

どうやら 光ファイバーは あまりにも優秀すぎて

fueling overly-ambitious cloud and mobile computing expectations.

クラウドやモバイルコンピューティングへの 期待が膨らみすぎているようです

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

しかし 関連技術の集積フォトニクスが 救いの手を差し伸べました

Light can be guided not only in optical fibers,

光は 光ファイバーだけではなく

but also in ultrathin silicon wires.

ごく細いシリコンワイヤによっても 運ぶことができます

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

シリコンワイヤは ファイバーほど 光を運ぶことはできませんが

But they do enable engineers to shrink

何百キロメートルにも及ぶ

all the devices in a hundred kilometer fiber optic network

光ファイバーのネットワークを 小さなフォトニックチップに

down to tiny photonic chips that plug into servers

収められるようになり サーバーに繋いで

and convert their electrical signals to optical and back.

電気信号と光信号の変換が 出来るようになるのです

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

この変換チップのおかげで データセンターで用いられてきた

to be swapped out for power-efficient fiber.

電気ケーブルを 電力効率の良い ファイバーに置き換えられるのです

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

フォトニックチップによって 無線帯域幅の限界を超えることもできます

Researchers are working to replace mobile gigahertz signals

研究者は 携帯機器の ギガヘルツ波を

with terahertz frequencies,

テラヘルツの周波数帯に置き換えて

to carry data thousands of times faster.

データを何千倍も速く 伝送できるよう 試みています

But these are short-range signals:

しかし いずれも 伝播距離が短いのです

they get absorbed by moisture in the air,

テラヘルツ波は 空気中の水蒸気に吸収され

or blocked by tall buildings.

あるいは 高い建物に 遮られたりするためです

With tiny wireless-to-fiber photonic transmitter chips

無線からファイバーに変換する 小さなトランスミッタチップが

distributed throughout cities,

街中に分散されていれば

terahertz signals can be relayed over long-range distances.

テラヘルツ波を次々と伝え 長距離に渡り伝送できます

They can do so via a stable middleman,

その中継には 安定した仲介人である

optical fiber, and make hyperfast wireless connectivity a reality.

光ファイバーを用いれば 超高速無線コネクティビティを実現できます

For all of human history,

歴史を通して 人類は

light has gifted us with sight and heat,

光のおかげで ものを見たり 熱を利用してきました

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

光は常に 人類が物理世界を探検し 安住する 過程のそばにあり続けてきました

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

そして今 私たちは 光に情報を載せて

to run along a fiber optic superhighway—

光集積回路という出口を たくさん組み込んだ

with many different integrated photonic exits—

光ファイバーのスーパーハイウェイを 走らせることで

to build an even more expansive, virtual world.

ますます拡張していく仮想世界を 築こうとしているのです