The hidden network that makes the internet possible - Sajan Saini

Переводчик: Антон Замараев Редактор: Ростислав Голод

In 2012,

В 2012 году

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

группа японских и датских учёных установила мировой рекорд,

transmitting 1 petabit of data—

передав за одну секунду

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

по пятидесятикилометровому кабелю один петабит данных,

over a fifty-kilometer cable, in a second.

что составляет 10 000 часов видео высокого разрешения.

This wasn’t just any cable.

Это был не обычный кабель,

It was a souped-up version of fiber optics—

а усовершенствованная версия оптоволокна,

the hidden network that links our planet

скрытой сети, опутывающей земной шар,

and makes the internet possible.

благодаря которой существует интернет.

For decades,

Много лет

long-distance communications between cities and countries

связь между городами и странами на дальние расстояния

were carried by electrical signals,

осуществлялась посредством электрического тока

in wires made of copper.

по медным проводам.

This was slow and inefficient,

Это было медленно и неэффективно

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

из-за ограничений по скорости

и потерь энергии в виде тепла в металлических проводах.

But in the late 20th century,

Но в конце XX века

engineers mastered a far superior method of transmission.

инженеры значительно улучшили способ передачи данных.

Instead of metal,

Вместо металла стало возможно

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

использовать тонко расплавленное стекло, вытянутое в гибкие волокна

hundreds of kilometers long and no thicker than human hair.

длиной в сотни километров и тоньше человеческого волоса.

And instead of electricity,

А вместо электричества

these strands carry pulses of light, representing digital data.

эти волокна способны передавать цифровые данные в виде импульсов света.

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

Но как удержать свет внутри стекла, чтобы он не выходил наружу?

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

Хитрость заключается в использовании полного внутреннего отражения.

Since Isaac Newton’s time,

Со времён Исаака Ньютона

lensmakers and scientists have known that light bends

изготовители линз и учёные знали, что при прохождении из воздуха

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

через такие материалы, как вода или стекло, свет меняет направление.

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

Когда луч света внутри стекла падает на его поверхность под крутым углом,

it refracts, or bends as it exits into air.

он меняет направление, или преломляется, на выходе в воздух.

But if the ray travels at a shallow angle,

Но если луч падает полого,

it’ll bend so far that it stays trapped,

то преломляется настолько,

bouncing along inside the glass.

что остаётся пойманным внутри стекла.

Under the right condition,

При определённых условиях вещество, обычно пропускающее свет,

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

способно изолировать его от окружающего мира.

Compared to electricity or radio,

По сравнению с электричеством или радио

fiber optic signals barely degrade over great distances—

оптоволоконные сигналы практически не затухают на больших расстояниях

a little power does scatter away,

в силу малых потерь энергии,

and fibers can’t bend too sharply,

и волокна нельзя слишком сильно согнуть,

otherwise the light leaks out.

иначе свет просочится наружу.

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

В наше время одно оптоволокно несёт набор световых волн различной длины

each a different channel of data.

с отдельным каналом данных на каждой.

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

И оптоволоконный кабель состоит из сотен таких волокон.

Over a million kilometers of cable crisscross our ocean floors

По дну океанов вдоль и поперёк проложено более миллиона километров кабеля,

to link the continents—

связывающего континенты.

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

Им можно почти тридцать раз обмотать экватор.

With fiber optics,

С оптоволокном

distance hardly limits data,

расстояние мало влияет на время передачи данных,

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

и интернет стал одним компьютером поистине планетарного масштаба.

Increasingly,

Всё больше и больше постоянная доступность нашей работы и отдыха

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

зависит от множества перегруженных компьютерных серверов

warehoused in gigantic data centers flung across the world.

в разбросанных по всему миру гигантских центрах хранения и обработки данных.

This is called cloud computing,

Это называется облачными вычислениями

and it leads to two big problems:

и создаёт две большие проблемы:

heat waste and bandwidth demand.

тепловые отходы и гонку за пропускной способностью.

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

Сетевой трафик в основном идёт внутри центров обработки и хранения данных,

where thousands of servers are connected by traditional electrical cables.

где тысячи серверов соединены обычными электрическими кабелями.

Half of their running power is wasted as heat.

Половина их рабочей мощности теряется на выбросы тепла.

Meanwhile, wireless bandwidth demand steadily marches on,

При этом спрос на пропускную способность беспроводной связи постоянно растёт,

and the gigahertz signals used in our mobile devices

и гигагерцовые сигналы, генерируемые в мобильных устройствах,

are reaching their data delivery limits.

приближаются к пределам скорости передачи данных.

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

Может показаться, что оптоволокно оказалось слишком хорошим себе же во вред,

fueling overly-ambitious cloud and mobile computing expectations.

породив завышенные ожидания в области облачных и мобильных вычислений.

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

Но на выручку пришла смежная технология интегральной фотоники.

Light can be guided not only in optical fibers,

Свет может направляться не только по оптоволокну,

but also in ultrathin silicon wires.

но и по ультратонким кремниевым проводам.

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

Кремниевые провода проводят свет не так хорошо, как оптоволокно.

But they do enable engineers to shrink

Но зато они позволяют инженерам ужать

all the devices in a hundred kilometer fiber optic network

все устройства в стакилометровой оптоволоконной сети

down to tiny photonic chips that plug into servers

до крошечных фотонных микросхем, которые подключаются к серверам

and convert their electrical signals to optical and back.

и преобразуют электрические сигналы в оптические и наоборот.

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

Электросветовые трансформаторы заменяют неэкономные электрические кабели

to be swapped out for power-efficient fiber.

в центрах хранения и обработки данных на энергосберегающее волокно.

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

Фотонные микросхемы могут ещё и улучшить пропускную способность беспроводной сети.

Researchers are working to replace mobile gigahertz signals

Учёные работают над переводом мобильных сигналов

with terahertz frequencies,

с гига- на терагерцовые частоты,

to carry data thousands of times faster.

что позволит ускорить передачу данных в тысячи раз.

But these are short-range signals:

Но это сигналы короткого радиуса действия:

they get absorbed by moisture in the air,

они поглощаются влагой в воздухе,

or blocked by tall buildings.

или же блокируются высокими зданиями.

With tiny wireless-to-fiber photonic transmitter chips

Микросхемы беспроводных фотонных передатчиков,

distributed throughout cities,

распределённые по городам,

terahertz signals can be relayed over long-range distances.

позволят транслировать терагерцовые сигналы на большие расстояния.

They can do so via a stable middleman,

Это станет возможным благодаря надёжному посреднику — оптоволокну,

optical fiber, and make hyperfast wireless connectivity a reality.

и тогда сверхбыстрая беспроводная связь станет реальностью.

For all of human history,

На протяжении всей истории человечества

light has gifted us with sight and heat,

свет нёс нам способность видеть и дарил нам тепло

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

и был верным партнёром в исследовании и освоении физического мира.

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

Теперь мы снабдили свет информацией и за​​пустили его

to run along a fiber optic superhighway—

по сверхскоростному оптоволоконному «шоссе»

with many different integrated photonic exits—

со множеством ответвлений на интегральной фотонике,

to build an even more expansive, virtual world.

чтобы ещё больше раздвинуть границы виртуального мира.