The hidden network that makes the internet possible - Sajan Saini

Translator: Ngoc Nguyen Reviewer: Da My Tran Ngoc

Vào năm 2012,

In 2012,

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

một nhóm các nhà nghiên cứu Nhật Bản và Đan Mạch đã lập kỷ lục thế giới,

transmitting 1 petabit of data—

truyền một petabit dữ liệu—

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

tương đương 10.000 giờ HD video (video có độ phân giải cao)—

over a fifty-kilometer cable, in a second.

chỉ trong một giây qua đoạn cáp dài 50 ki-lô-mét.

This wasn’t just any cable.

Không phải cáp thường.

It was a souped-up version of fiber optics—

Họ sử dụng một loại cáp quang đặc biệt,

the hidden network that links our planet

một mạng lưới ngầm kết nối toàn thế giới

and makes the internet possible.

giúp internet hoạt động.

For decades,

Trong nhiều thập kỷ,

long-distance communications between cities and countries

liên lạc đường dài giữa các thành phố và quốc gia

were carried by electrical signals,

được truyền tải bằng tín hiệu điện,

in wires made of copper.

qua dây đồng.

This was slow and inefficient,

Phương pháp này chậm và không hiệu quả

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

vì dây kim loại hạn chế tốc độ dữ liệu và gây hao tốn năng lượng do tỏa nhiệt.

But in the late 20th century,

Nhưng vào cuối thế kỷ 20,

engineers mastered a far superior method of transmission.

các kỹ sư đã hoàn thiện một phương pháp truyền dẫn vượt trội.

Instead of metal,

Thay vì kim loại,

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

thủy tinh được cẩn thận nấu chảy và kéo thành sợi dẻo,

hundreds of kilometers long and no thicker than human hair.

dài hàng trăm ki-lô-mét và mỏng hơn tóc người.

And instead of electricity,

Và thay vì điện,

these strands carry pulses of light, representing digital data.

chúng mang theo xung ánh sáng chứa các dữ liệu số.

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

Làm thế nào ánh sáng chỉ truyền trong sợi thủy tinh mà không ra ngoài?

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

Bí quyết nằm ở hiện tượng phản xạ toàn phần.

Since Isaac Newton’s time,

Từ thời Isaac Newton,

lensmakers and scientists have known that light bends

những nhà làm kính và khoa học đã biết rằng ánh sáng bị khúc xạ

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

khi đi qua mặt phân cách giữa không khí và vật chất khác như nước hoặc thủy tinh.

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

Khi tia sáng bên trong thủy tinh chiếu vào mặt phân cách với một góc nghiêng lớn,

it refracts, or bends as it exits into air.

khi đi vào không khí, nó bị khúc xạ, hay bẻ cong.

But if the ray travels at a shallow angle,

Nhưng nếu chùm tia tới hẹp (góc tới lớn),

it’ll bend so far that it stays trapped,

nó sẽ bị bẻ cong đến mức bị mắc kẹt lại trong thủy tinh,

bouncing along inside the glass.

truyền đi bên trong sợi.

Under the right condition,

Ở điều kiện thích hợp,

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

vật liệu vẫn luôn cho ánh sáng đi qua, giữ nó lại bên trong mình.

Compared to electricity or radio,

So với điện hoặc sóng vô tuyến,

fiber optic signals barely degrade over great distances—

tín hiệu sợi quang gần như không suy giảm khi truyền đi xa,

a little power does scatter away,

dù có chút năng lượng bị thất thoát,

and fibers can’t bend too sharply,

và sợi quang không thể bị uốn quá cong

otherwise the light leaks out.

nếu không muốn ánh sáng bị truyền ra ngoài.

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

Ngày nay, một sợi quang có thể chứa nhiều bước sóng ánh sáng,

each a different channel of data.

mỗi bước sóng là một kênh dữ liệu khác nhau.

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

Một sợi cáp quang chứa hàng trăm sợi quang.

Over a million kilometers of cable crisscross our ocean floors

Hơn một triệu ki-lô-mét cáp đan xen dưới đáy đại dương

to link the continents—

kết nối các lục địa,

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

gần đủ dài để quấn quanh xích đạo ba mươi lần.

With fiber optics,

Với sợi quang, khoảng cách khó thể rào cản trong việc truyền dữ liệu,

distance hardly limits data,

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

cho phép internet trở thành một máy tính toàn cầu.

Increasingly,

Càng ngày, các thiết bị di động của ta càng phụ thuộc vào hệ thống máy chủ,

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

warehoused in gigantic data centers flung across the world.

được đặt ở các trung tâm dữ liệu khổng lồ khắp nơi trên thế giới.

This is called cloud computing,

Nó được gọi là điện toán đám mây,

and it leads to two big problems:

và dẫn tới hai vấn đề lớn:

heat waste and bandwidth demand.

tản nhiệt và nhu cầu băng thông.

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

Phần lớn lưu lượng truy cập internet qua các trung tâm dữ liệu,

where thousands of servers are connected by traditional electrical cables.

nơi hàng ngàn máy chủ được kết nối bằng cáp điện truyền thống.

Half of their running power is wasted as heat.

Một nửa điện năng bị hao phí do thất thoát nhiệt.

Meanwhile, wireless bandwidth demand steadily marches on,

Trong khi đó, nhu cầu băng thông không dây ngày càng tăng

and the gigahertz signals used in our mobile devices

và các tín hiệu gigahertz trong các thiết bị di động

are reaching their data delivery limits.

sắp chạm đến giới hạn phân phối dữ liệu.

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

Có vẻ như sợi quang quá tốt nên đã tự gây ra trở ngại,

fueling overly-ambitious cloud and mobile computing expectations.

tạo ra nhiều kỳ vọng vào công nghệ, điện toán đám mây và điện toán di động.

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

Nhưng một công nghệ liên quan: tích hợp quang tử có thể trợ giúp.

Light can be guided not only in optical fibers,

Ánh sáng không chỉ có thể được truyền trong sợi quang,

but also in ultrathin silicon wires.

mà còn trong sợi silicon siêu mỏng.

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

Dù không có khả năng truyền dẫn tốt như sợi quang,

But they do enable engineers to shrink

chúng cho phép các kỹ sư

all the devices in a hundred kilometer fiber optic network

thu nhỏ mạng cáp quang hàng trăm ki-lô-mét

down to tiny photonic chips that plug into servers

thành các chíp quang tử nhỏ, có thể cắm vào máy chủ,

and convert their electrical signals to optical and back.

chuyển đổi tín hiệu điện sang quang, và ngược lại.

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

Những con chíp chuyển đổi tín hiệu điện sang quang này

cho phép thay thế cáp điện ở trung tâm dữ liệu

to be swapped out for power-efficient fiber.

thành dạng sợi có hiệu năng cao hơn.

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

Chíp quang tử còn có thể giúp phá vỡ các giới hạn băng thông không dây.

Researchers are working to replace mobile gigahertz signals

Các nhà nghiên cứu đang nỗ lực để chuyển tín hiệu di động từ gigahertz

with terahertz frequencies,

sang tần số terahertz,

to carry data thousands of times faster.

để tăng tốc độ truyền tải dữ liệu lên vài ngàn lần.

But these are short-range signals:

Nhưng đây là những tín hiệu tầm ngắn:

they get absorbed by moisture in the air,

bị hấp thụ bởi độ ẩm trong không khí

or blocked by tall buildings.

hoặc bị chặn bởi các tòa nhà cao tầng.

With tiny wireless-to-fiber photonic transmitter chips

Khi những con chíp không-dây-đến-sợi-quang nhỏ

distributed throughout cities,

có mặt khắp các thành phố,

terahertz signals can be relayed over long-range distances.

tín hiệu terahertz có thể được truyền đi xa,

They can do so via a stable middleman,

thông qua một vật liệu trung gian ổn định: cáp quang,

optical fiber, and make hyperfast wireless connectivity a reality.

và biến kết nối không dây siêu tốc thành hiện thực.

For all of human history,

Xuyên suốt lịch sử nhân loại,

light has gifted us with sight and heat,

ánh sáng đã ban tặng cho ta tầm nhìn và nhiệt lượng,

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

là người bạn trung thành trong quá trình khám phá và hiểu biết thế giới.

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

Hiện nay, ta dùng ánh sáng để mã hóa thông tin

và điều hướng nó dọc theo dây cáp quang siêu tốc

to run along a fiber optic superhighway—

with many different integrated photonic exits—

với nhiều ngõ ra quang tử tích hợp

to build an even more expansive, virtual world.

để xây dựng thế giới ảo ngày một rộng lớn.