Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Překladatel: Filip Konig Korektor: Jan Kadlec

Do you know

Víte,

that we have 1.4 million cellular radio masts

že na světě je 1,4 milionu vysílačů

deployed worldwide?

pro mobilní telefony?

And these are base stations.

Říká se jim základové stanice.

And we also have

Máme také

more than five billion

více než 5 miliard

of these devices here.

těchto zařízení.

These are cellular mobile phones.

Mobilních telefonů.

And with these mobile phones,

A prostřednictvím mobilních telefonů

we transmit more than 600 terabytes of data

přeneseme více než 600 terabajtů dat

every month.

každý měsíc.

This is a 6 with 14 zeroes --

To je 6 s 14 nulami --

a very large number.

obrovské číslo.

And wireless communications

Bezdrátové komunikace

has become a utility

se staly službou na úrovni

like electricity and water.

elektřiny či vody.

We use it everyday. We use it in our everyday lives now --

Používáme je v každodenním životě --

in our private lives, in our business lives.

v osobním i profesním.

And we even have to be asked sometimes, very kindly,

A občas jsme požádáni

to switch off the mobile phone at events like this

si mobilní telefon vypnout při příležitostech jako je tato

for good reasons.

a z dobrého důvodu.

And it's this importance

A tento význam

why I decided to look into the issues

mě přinutil se zabývat problémy,

that this technology has,

kterým tato technologie čelí,

because it's so fundamental to our lives.

protože tato technologie je pro naše životy důležitá.

And one of the issues is capacity.

Jedním z problémů je kapacita.

The way we transmit wireless data is by using electromagnetic waves --

Přenášíme data prostřednictvím elektromagnetických vln --

in particular, radio waves.

konkrétně jde o rádiové vlny.

And radio waves are limited.

Ale rádiové vlny jsou omezené.

They are scarce; they are expensive;

Je jich nedostatek, jsou drahé

and we only have a certain range of it.

a existují pouze v určitém rozsahu.

And it's this limitation

A je to právě toto omezení,

that doesn't cope

které neumožňuje uspokojit

with the demand of wireless data transmissions

poptávku po bezdrátovém přenosu dat

and the number of bytes and data which are transmitted every month.

a počet bajtů přenesených každý měsíc.

And we are simply running out of spectrum.

Jednoduše docházejí frekvence.

There's another problem.

A je tu další problém.

That is efficiency.

Účinnost.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Těch 1,4 milionu vysílačů, neboli základových stanic

consume a lot of energy.

spotřebuje mnoho elektřiny.

And mind you, most of the energy

A upozorňuji, že většina elektřiny

is not used to transmit the radio waves,

není využívána k přenosu rádiových vln,

it is used to cool the base stations.

ale k chlazení základových stanic.

Then the efficiency of such a base station

Účinnost takovéto základové stanice

is only at about five percent.

je tedy pouze okolo 5 %.

And that creates a big problem.

A to je velký problém.

Then there's another issue that you're all aware of.

Pak je tu další velký problém, který všichni znáte.

You have to switch off your mobile phone

Mobilní telefon musí být vypnutý

during flights.

na palubě letadla.

In hospitals, they are security issues.

V nemocnicích se jedná o bezpečnostní problém.

And security is another issue.

Bezpečnost je další věcí.

These radio waves penetrate through walls.

Rádiové vlny projdou skrz zdi.

They can be intercepted,

Mohou být zachyceny

and somebody can make use of your network

a použity někým

if he has bad intentions.

se špatnými úmysly.

So these are the main four issues.

Toto jsou 4 hlavní problémy.

But on the other hand,

Na druhou stranu

we have 14 billion of these:

máme 14 miliard těchto:

light bulbs, light.

žárovky, světlo.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

A světlo je součástí elektromagnetického spektra.

So let's look at this in the context

Takže se na to podívejme v kontextu

of the entire electromagnetic spectrum, where we have gamma rays.

celého elektromagnetického spektra, které obsahuje záření gama.

You don't want to get close to gamma rays, it could be dangerous.

Gama záření může být pro člověka nebezpečné.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Rentgenové paprsky jsou užitečné v medicíně.

Then there's ultraviolet light.

Pak máme ultrafialové světlo,

it's good for a nice suntan,

to je dobré pro pěkné opálení,

but otherwise dangerous for the human body.

ale může být pro lidské tělo nebezpečné.

Infrared --

Infračervené světlo

due to eye safety regulations,

může být kvůli vlivu na oči

can be only used with low power.

použito pouze při malé intenzitě.

And then we have the radio waves, they have the issues I've just mentioned.

A pak máme rádiové vlny, jejichž problémy jsem právě zmínil.

And in the middle there, we have this visible light spectrum.

A uprostřed máme spektrum viditelného světla.

It's light,

Je to světlo,

and light has been around for many millions of years.

které tu je už mnoho milionů let.

And in fact, it has created us,

Vlastně nás světlo vytvořilo,

has created life,

vytvořilo život,

has created all the stuff of life.

vytvořilo vše, co s životem souvisí.

So it's inherently safe to use.

Tudíž je ve své podstatě bezpečné.

And wouldn't it be great to use that for wireless communications?

Nebylo by úžasné použít jej k bezdrátové komunikaci?

Not only that, I compared [it to] the entire spectrum.

A tam to nekončí, porovnal jsem ho s celým spektrem.

I compared the radio waves spectrum --

Porovnal jsem ho s rádiovými vlnami --

the size of it --

jejich rozsah --

with the size of the visible light spectrum.

s rozsahem spektra světla.

And guess what?

A hádejte co.

We have 10,000 times more of that spectrum,

Spektrum využitelného světla

which is there for us to use.

je 10 000 krát větší.

So not only do we have this huge amount of spectrum,

Takže máme obrovské spektrum.

let's compare that with a number I've just mentioned.

Pojďme to porovnat s číslem, které jsem zrovna uvedl.

We have 1.4 million

Máme 1,4 milionu

expensively deployed,

hustě rozmístěných

inefficient radio cellular base stations.

neefektivních základových stanic.

And multiply that by 10,000,

Vynásobte to 10 000

then you end up at 14 billion.

a máte 14 miliard.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 miliard je počet již používaných žárovek.

So we have the infrastructure there.

Takže infrastruktura už existuje.

Look at the ceiling, you see all these light bulbs.

Podívejte se na strop na všechny ty žárovky.

Go to the main floor, you see these light bulbs.

Podívejte se v přízemí, uvidíte tyto světla.

Can we use them for communications?

Můžeme je využít pro komunikaci?

Yes.

Ano.

What do we need to do?

Co k tomu potřebujeme?

The one thing we need to do

Jednou věcí je

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

vyměnit neefektivní klasické žárovky

florescent lights,

a zářivky

with this new technology of LED,

za tyto LED

LED light bulbs.

žárovky.

An LED is a semiconductor. It's an electronic device.

LED je polovodič. Jedná se o elektrické zařízení.

And it has a very nice acute property.

A má dobrou vlastnost.

Its intensity can be modulated

Jeho intenzita může být měněna

at very high speeds,

velmi rychle

and it can be switched off at very high speeds.

a může být také vypnuta velmi rychle.

And this is a fundamental basic property

A toto je klíčová vlastnost,

that we exploit

kterou jsme se zabývali

with our technology.

v naší technologii.

So let's show how we do that.

Takže pojďme se kouknout, jak to funguje.

Let's go to the closest neighbor to the visible light spectrum --

Pojďme se kouknout na nejbližšího souseda světla --

go to remote controls.

pojďme se kouknout na dálková ovládání.

You all know remote controls have an infrared LED --

Všichni víte, že dálková ovládání využívají infračervenou diodu --

basically you switch on the LED, and if it's off, you switch it off.

zapnutím diody televizi zapnete, vypnutím ji vypnete.

And it creates a simple, low-speed data stream

Tvoří to jednoduchý tok dat

in 10,000 bits per second,

rychlostí 10 000 bitů za sekundu,

20,000 bits per second.

20 000 bitů za sekundu.

Not usable for a YouTube video.

Nepoužitelné pro YouTube video.

What we have done

My jsme

is we have developed a technology

vyvinuli technologii,

with which we can furthermore

se kterou můžeme

replace the remote control of our light bulb.

nahradit ovladač žárovkou.

We transmit with our technology,

Díky naší technologii může probíhat

not only a single data stream,

ne pouze jeden datový tok,

we transmit thousands of data streams

ale tisíce datových toků

in parallel,

současně

at even higher speeds.

při vysokých rychlostech.

And the technology we have developed --

Technologie, kterou jsme vyvinuli,

it's called SIM OFDM.

se jmenuje SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

A její prostorová světelná modulace --

these are the only technical terms, I'm not going into details --

toto je jediný technický termín, nebudu zacházet do detailů --

but this is how we enabled

ale takto jsme dosáhli toho,

that light source

že světelný zdroj

to transmit data.

přenáší data.

You will say, "Okay, this is nice --

Vy asi řeknete: "No to je pěkné --

a slide created in 10 minutes."

slide který byl udělaný za 10 minut."

But not only that.

Ale to není vše.

What we've done

My jsme vyvinuli

is we have also developed a demonstrator.

ukázkový prototyp.

And I'm showing for the first time in public

A nyní tento prototyp

this visible light demonstrator.

poprvé předvedu veřejnosti.

And what we have here

Zde máme

is no ordinary desk lamp.

obyčejnou stolní lampu.

We fit in an LED light bulb,

Dali jsme do ní LED žárovku,

worth three U.S. dollars,

která stojí 3 americké dolary,

put in our signal processing technology.

a přidali naši technologii na zpracování signálu.

And then what we have here is a little hole.

Zde je malý otvor.

And the light goes through that hole.

Světlo prochází tímto otvorem.

There's a receiver.

Je zde také přijímač.

The receiver will convert these little, subtle changes in the amplitude

Přijímač převede ty malé rozdíly amplitudy,

that we create there

které jsme zde vytvořili

into an electrical signal.

na elektrický signál.

And that signal is then converted back

A ten elektrický signál je poté převeden

to a high-speed data stream.

na vysokorychlostní datový tok.

In the future we hope

Doufáme, že v budoucnosti

that we can integrate this little hole

můžeme umístit tento otvor

into these smart phones.

do těchto chytrých telefonů.

And not only integrate a photo detector here,

Možná ne pouze umístit světelný senzor,

but maybe use the camera inside.

ale použít také vestavěnou kameru.

So what happens

Takže co se stane,

when I switch on that light?

když zapnu toto světlo?

As you would expect,

Jak by se dalo čekat,

it's a light, a desk lamp.

je to světlo, stolní lampa.

Put your book beneath it and you can read.

Dáte pod ní knihu a můžete si číst.

It's illuminating the space.

Osvětluje prostor.

But at the same time, you see this video coming up here.

Ale zároveň… vidíte toto video?

And that's a video, a high-definition video

Jedná se o video s vysokým rozlišením,

that is transmitted through that light beam.

které je přenášeno tímto světlem.

You're critical.

Jste skeptičtí.

You think, "Ha, ha, ha.

Řeknete si: "Ha ha ha.

This is a smart academic doing a little bit of tricks here."

Je to chytrej akademik, co tady dělá triky."

But let me do this.

Udělám ale toto.

(Applause)

(Potlesk)

Once again.

Ještě jednou.

Still don't believe?

Stále nevěříte?

It is this light

Toto světlo

that transmits this high-definition video in a split stream.

přenáší tamto video ve vysokém rozlišení.

And if you look at the light,

A když se podíváte na lampu,

it is illuminating as you would expect.

svítí, jak byste čekali.

You don't notice with your human eye.

Lidské oko to nepostřehne.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Nepoznáte tu jemnou změnu v amplitudě,

that we impress onto this light bulb.

která v žárovce probíhá.

It's serving the purpose of illumination,

Koná to funkci osvětlení,

but at the same time, we are able to transmit this data.

ale zároveň dochází k přenosu dat.

And you see,

A můžete vidět,

even light from the ceiling comes down here to the receiver.

že dokonce i světlo ze stropu dopadá na přijímač.

It can ignore that constant light,

Ale toho si přijímač nevšímá,

because all the receiver's interested in

protože ten zaznamenává pouze

are subtle changes.

ony malé změny amplitudy.

You also have a critical question now, and

Člověka napadne důležitá otázka.

you say, "Okay,

"Dobře,

do I have to have the light on all the time

musím mít světlo neustále zapnuté,

to have this working?"

aby to fungovalo?"

And the answer is yes.

Odpověď je ano.

But, you can dim down the light

Ale můžete ho ztlumit tak,

to a level that it appears to be off.

že vypadá vypnuté.

And you are still able to transmit data -- that's possible.

Takto můžete stále přenášet data.

So I've mentioned to you the four challenges.

Zmínil jsem zde 4 body:

Capacity:

Kapacita:

We have 10,000 times more spectrum,

Máme 10 000 krát větší spektrum,

10,000 times more LEDs

10 000 krát více LED žárovek,

installed already in the infrastructure there.

které tvoří infrastrukturu.

You would agree with me, hopefully,

Snad se mnou tedy budete souhlasit,

there's no issue of capacity anymore.

že v kapacitě problém není.

Efficiency:

Účinnost:

This is data through illumination --

Data jsou přenášena světlem --

it's first of all an illumination device.

prvotním účelem je osvětlení.

And if you do the energy budget,

Takže co se týče energie,

the data transmission comes for free --

přenos dat je zadarmo --

highly energy efficient.

vysoce energeticky účinné.

I don't mention the high energy efficiency

A to nemluvím o vysoké účinnosti

of these LED light bulbs.

LED žárovek.

If the whole world would deploy them,

Kdyby je používal celý svět,

you would save hundreds of power plants.

ušetřilo by nás to stovek elektráren.

That's aside.

Ale to je z jiného soudku.

And then I've mentioned the availability.

A pak jsem zmínil dostupnost.

You will agree with me that we have lights in the hospital.

Budete se mnou souhlasit, že máme světla v nemocnici.

You need to see what to do.

Je potřeba vidět, co děláte.

You have lights in an aircraft.

Máme světla v letadlech.

So it's everywhere in a day there is light.

Světla jsou tedy všude.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Podívejte se kolem sebe. Všude. Podívejte se na váš telefon.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Disponuje bleskem, LED bleskem.

These are potential sources for high-speed data transmission.

To vše jsou potenciální zdroje pro vysokorychlostní přenos dat.

And then there's security.

A pak zde máme bezpečnost.

You would agree with me

Opět se mnou budete souhlasit,

that light doesn't penetrate through walls.

že světlo zdi neprostoupí.

So no one, if I have a light here,

Takže nikdo, pokud zde mám světlo,

if I have secure data,

pokud mám bezpečná data,

no one on the other side of this room through that wall

nikdo za zdí této místnosti

would be able to read that data.

nemůže tato data číst.

And there's only data where there is light.

Data jsou pouze tam, kde je světlo.

So if I don't want that receiver to receive the data,

Takže pokud nechci, aby přijímač přijímal data,

then what I could do,

tak lampu jednoduše

turn it away.

odkloním.

So the data goes in that direction, not there anymore.

Data proudí tamtím směrem, ne sem.

Now we can in fact see where the data is going to.

Takže můžeme v podstatě pozorovat, kam data proudí.

So for me,

Pro mě

the applications of it,

sahá využitelnost

to me, are beyond imagination at the moment.

za hranice představivosti.

We have had a century of very nice, smart application developers.

Nacházíme se ve století ve znamení tvůrců chytrých aplikací.

And you only have to notice, where we have light,

Musíte si uvědomit, že kde je světlo,

there is a potential way to transmit data.

tam je potenciál přenosu dat.

But I can give you a few examples.

Mohu vám nabídnout pár příkladů.

Well you may see the impact already now.

Vlastně můžete vidět vliv už nyní.

This is a remote operated vehicle

Toto je vzdáleně ovládaný

beneath the ocean.

podmořský robot.

And they use light to illuminate space down there.

Využívá světlo k osvícení dna.

And this light can be used to transmit wireless data

A toto světlo může být použito k přenosu dat,

that these things [use] to communicate with each other.

která jsou používána ke komunikaci mezi zařízeními.

Intrinsically safe environments

V prostorách s vysokými bezpečostními nároky,

like this petrochemical plant --

jako je tento petrochemický závod --

you can't use RF, it may generate antenna sparks,

zde nemůžete používat rádiové vlny, mohly by způsobit jiskření,

but you can use light -- you see plenty of light there.

ale můžete používat světlo -- je ho zde dostatek.

In hospitals,

V nemocnicích

for new medical instruments;

u nových zdravotnických přístrojů,

in streets for traffic control.

na ulici při řízení dopravy.

Cars have LED-based headlights, LED-based back lights,

Auta mají LED reflektory,

and cars can communicate with each other

mohou proto spolu komunikovat

and prevent accidents

a zabránit nehodám

in the way that they exchange information.

skrze výměnu informací.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Semafory mohou komunikovat s autem atd.

And then you have these millions of street lamps

A pak máte miliony podobných pouličních lamp

deployed around the world.

po celém světě.

And every street lamp could be a free access point.

A každá lampa by mohla být přístupovým bodem.

We call it, in fact, a Li-Fi,

Říkáme tomu Li-Fi --

light-fidelity.

light-fidelity.

And then we have these aircraft cabins.

Dále máme letadlové kabiny.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

V nich jsou stovky světel

and each of these lights

a každé z těchto světel

could be a potential transmitter of wireless data.

může přenášet data.

So you could enjoy your most favorite TED video

Takže byste si mohli přehrát své oblíbené TED video

on your long flight back home.

během letu domů.

Online life. So that is a vision, I think, that is possible.

Život online. Myslím, že tato vize je reálná.

So, all we would need to do

Takže to, co bychom museli udělat,

is to fit a small microchip

je zabudovat malý mikročip

to every potential illumination device.

do každého světelného zdroje.

And this would then combine

A to by dovolilo spojení

two basic functionalities:

dvou základních funkcí:

illumination and wireless data transmission.

osvětlení a bezdrátového přenosu dat.

And it's this symbiosis that I personally believe

A věřím, že je to právě tato symbióza,

could solve the four essential problems

která by mohla vyřešit 4 základní problémy,

that face us in wireless communication these days.

kterým dnes čelíme na poli bezdrátové komunikace.

And in the future,

A v budoucnosti

you would not only have 14 billion light bulbs,

byste neměli pouze 14 miliard žárovek,

you may have 14 billion Li-Fis

ale také 14 miliard přístupových bodů

deployed worldwide --

na celém světě --

for a cleaner, a greener,

čistší, ekologičtější

and even a brighter future.

a dokonce i světlejší budoucnost.

Thank you.

Děkuji.

(Applause)

(Potlesk)