Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Traduttore: Gianluca Finocchiaro Revisore: Michele Gianella

Do you know

Sapevate che

that we have 1.4 million cellular radio masts

esistono 1,4 milioni di antenne per cellulari

deployed worldwide?

installate in tutto il mondo?

And these are base stations.

Sono le stazioni base.

And we also have

E abbiamo anche

more than five billion

più di cinque miliardi

of these devices here.

di telefoni cellulari

These are cellular mobile phones.

come questo.

And with these mobile phones,

Con questi telefoni cellulari,

we transmit more than 600 terabytes of data

trasmettiamo oltre 600 terabyte di dati

every month.

ogni mese.

This is a 6 with 14 zeroes --

È un 6 seguito da 14 zeri:

a very large number.

un numero enorme.

And wireless communications

Le comunicazioni senza fili

has become a utility

sono diventate un'utenza,

like electricity and water.

come l'elettricità e l'acqua.

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

Le usiamo quotidianamente, nelle nostre vite

in our private lives, in our business lives.

private e professionali.

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

Qualche volta, inoltre, in eventi come questo, ci viene

to switch off the mobile phone at events like this

gentilmente chiesto di spegnere i cellulari,

for good reasons.

per dei validi motivi.

And it's this importance

È proprio l'importanza di questa tecnologia

why I decided to look into the issues

che mi ha spinto a studiare i problemi

that this technology has,

che la caratterizzano,

because it's so fundamental to our lives.

la sua centralità nelle nostre vite.

And one of the issues is capacity.

Uno dei problemi è la capacità.

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

Trasmettiamo i dati senza fili con onde elettromagnetiche --

in particular, radio waves.

in particolare onde radio.

And radio waves are limited.

Ma le onde radio hanno dei limiti:

They are scarce; they are expensive;

sono scarse, costose,

and we only have a certain range of it.

e appartengono ad uno spettro ristretto.

And it's this limitation

Ed è questo limite

that doesn't cope

che impedisce loro di far fronte

with the demand of wireless data transmissions

alla domanda di trasmissione senza fili di dati

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

e al numero di bytes e di dati trasmessi ogni mese.

And we are simply running out of spectrum.

Stanno, semplicemente, esaurendo lo spettro.

There's another problem.

C'è un altra questione, poi:

That is efficiency.

l'efficienza.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Questi 1,4 milioni di antenne, o stazioni base,

consume a lot of energy.

consumano molta energia.

And mind you, most of the energy

La maggior parte della quale, pensate un po',

is not used to transmit the radio waves,

non è utilizzata per trasmettere le onde radio,

it is used to cool the base stations.

ma per raffreddare le stazioni base.

Then the efficiency of such a base station

L'efficienza di una simile stazione base

is only at about five percent.

è solo del 5% circa.

And that creates a big problem.

E questo è un bel problema.

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

Poi esiste un altro problema, che tutti voi conoscete:

You have to switch off your mobile phone

dovete spegnere il telefono cellulare,

during flights.

quando prendete l'aereo,

In hospitals, they are security issues.

e negli ospedali esistono problemi di sicurezza,

And security is another issue.

che è un altro punto critico:

These radio waves penetrate through walls.

queste onde radio penetrano attraverso i muri,

They can be intercepted,

possono essere intercettate,

and somebody can make use of your network

e il vostro network potrebbe essere utilizzato

if he has bad intentions.

da qualche malintenzionato.

So these are the main four issues.

Ecco dunque i quattro principali problemi.

But on the other hand,

Ma d'altronde,

we have 14 billion of these:

abbiamo 14 miliardi

light bulbs, light.

di lampadine. Di punti luce.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

E la luce è parte dello spettro eletttromagnetico.

So let's look at this in the context

Consideriamo ora questo aspetto nel contesto

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

dell'intero spettro elettromagnetico, che comprende: i raggi gamma, a cui

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

non volete avvicinarvi, perché possono nuocere;

X-rays, useful when you go to hospitals.

i raggi X, che sono utili se finite all'ospedale;

Then there's ultraviolet light.

la radiazione ultravioletta,

it's good for a nice suntan,

buona per abbronzarsi

but otherwise dangerous for the human body.

ma altrimenti pericolosa per il corpo umano;

Infrared --

gli infrarossi,

due to eye safety regulations,

che per la sicurezza degli occhi

can be only used with low power.

potete usare solo a bassa potenza;

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

e infine le onde radio, con i problemi che ho appena menzionato.

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

Qui in mezzo, poi, abbiamo lo spettro di luce visibile.

It's light,

È luce,

and light has been around for many millions of years.

che esiste da molti milioni di anni.

And in fact, it has created us,

Ci ha creato, in realtà:

has created life,

ha creato la vita,

has created all the stuff of life.

la materia di cui è composta.

So it's inherently safe to use.

Quindi il suo utilizzo è intrinsecamente sicuro.

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

Non sarebbe fantastico utilizzarla per le comunicazioni senza fili?

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

E non è tutto. Ho confrontato la luce con l'intero spettro

I compared the radio waves spectrum --

delle onde radio --

the size of it --

le dimensioni dell'intero spettro

with the size of the visible light spectrum.

con quelle dello spettro visibile.

And guess what?

E sapete cosa è emerso?

We have 10,000 times more of that spectrum,

Abbiamo a nostra disposizione uno spettro

which is there for us to use.

10.000 volte più ampio.

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

E non abbiamo solo questo enorme spettro.

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

Confrontiamo anche due numeri appena menzionati.

We have 1.4 million

Abbiamo 1.4 milioni

expensively deployed,

di stazioni base radio, costose da installare

inefficient radio cellular base stations.

e inefficienti.

And multiply that by 10,000,

Se moltiplichiamo per 10.000,

then you end up at 14 billion.

otteniamo 14 miliardi,

14 billion is the number of light bulbs installed already.

che è il numero di lampadine già installate.

So we have the infrastructure there.

Quindi l'infrastruttura è già pronta!

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

Guardate il soffitto, e vedrete tutte queste lampadine:

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

poi andate al piano terra, e vedrete altre lampadine.

Can we use them for communications?

Possiamo usarle per le comunicazioni?

Yes.

Sì!

What do we need to do?

Cosa dobbiamo fare?

The one thing we need to do

Solo una cosa:

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

sostituire le inefficienti lampadine ad incandescenza

florescent lights,

e a fluorescenza

with this new technology of LED,

con queste lampadine di nuova generazione

LED light bulbs.

basate sui LED.

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

Un LED è un semiconduttore, un apparato elettronico.

And it has a very nice acute property.

E ha una caratteristica molto interessante:

Its intensity can be modulated

la sua intensità può essere modulata

at very high speeds,

a velocità molto elevate

and it can be switched off at very high speeds.

e può essere spento molto rapidamente.

And this is a fundamental basic property

È questa la proprietà fondamentale

that we exploit

che la nostra

with our technology.

tecnologia sfrutta.

So let's show how we do that.

Lasciate che vi mostri come funziona.

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

Pensiamo ai "vicini" dello spettro visibile --

go to remote controls.

i telecomandi. Tutti sapete

You all know remote controls have an infrared LED --

che i telecomandi utilizzano LED a infrarossi -

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

- in sostanza, o accendi il LED, oppure lo spegni, se è acceso.

And it creates a simple, low-speed data stream

Questo genera un semplice flusso di dati a bassa velocità:

in 10,000 bits per second,

10.000 bits per secondo,

20,000 bits per second.

20.000 bits per secondo.

Not usable for a YouTube video.

Non bastano, per vedere un video su YouTube.

What we have done

Noi abbiamo

is we have developed a technology

sviluppato una tecnologia

with which we can furthermore

con cui poter sostituire

replace the remote control of our light bulb.

il telecomando della nostra lampadina.

We transmit with our technology,

Con la nostra tecnologia, non trasmettiamo

not only a single data stream,

un singolo flusso di dati,

we transmit thousands of data streams

ma migliaia di flussi

in parallel,

in parallelo,

at even higher speeds.

e a velocità più elevate.

And the technology we have developed --

La tecnologia che abbiamo sviluppato

it's called SIM OFDM.

si chiama SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

Si tratta di modulazione spaziale

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

(sono solo termini tecnici, non entrerò nei dettagli)

but this is how we enabled

ma è così che abbiamo reso

that light source

una fonte di luce in grado

to transmit data.

di trasmettere dati.

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

Direte ora:"Ok, è una bella

a slide created in 10 minutes."

presentazione di 10 minuti."

But not only that.

Ma non è solo questo.

What we've done

Abbiamo anche

is we have also developed a demonstrator.

sviluppato un prototipo dimostrativo,

And I'm showing for the first time in public

Per la prima volta in pubblico, mostrerò

this visible light demonstrator.

la trasmissione a luce visibile.

And what we have here

Qui abbiamo

is no ordinary desk lamp.

una comune lampada da tavolo.

We fit in an LED light bulb,

In una lampadina LED

worth three U.S. dollars,

da 3 dollari, abbiamo inserito

put in our signal processing technology.

la nostra tecnologia di elaborazione del segnale.

And then what we have here is a little hole.

Poi abbiamo questo piccolo buco.

And the light goes through that hole.

La luce vi passa attraverso,

There's a receiver.

e qui c'è un ricevitore.

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

Il ricevitore convertirà queste minuscole variazioni nell'ampiezza

that we create there

che creiamo qui

into an electrical signal.

in un segnale elettrico.

And that signal is then converted back

Il segnale elettrico è poi riconvertito

to a high-speed data stream.

in un flusso dati ad alta velocità.

In the future we hope

In futuro speriamo

that we can integrate this little hole

di poter integrare questa piccola apertura

into these smart phones.

negli smartphone.

And not only integrate a photo detector here,

E magari di poter usare, al posto del rilevatore,

but maybe use the camera inside.

la fotocamera interna.

So what happens

Cosa accade, dunque,

when I switch on that light?

quando accendo la luce?

As you would expect,

Come vi aspettereste di vedere,

it's a light, a desk lamp.

è una fonte di luce, una lampada da tavolo.

Put your book beneath it and you can read.

Se sotto ci mettere un libro, potrete leggerlo.

It's illuminating the space.

Illumina uno spazio.

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

Ma allo stesso tempo... guardate questo video.

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

È un video ad alta definizione,

that is transmitted through that light beam.

trasmesso tramite il fascio di luce.

You're critical.

Ora sarete scettici.

You think, "Ha, ha, ha.

Forse pensate: "Ha, ha, ha.

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

Ecco un universitario furbo che ci mostra qualche trucchetto."

But let me do this.

Ma se faccio così....

(Applause)

(Applausi)

Once again.

Ancora una volta.

Still don't believe?

Non ci credete?

It is this light

È proprio questa luce

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

a trasmettere questo video ad alta definizione in un flusso separato.

And if you look at the light,

E la luce, se la osservate,

it is illuminating as you would expect.

sta illuminando esattamente come vi aspettereste.

You don't notice with your human eye.

A occhio nudo, non vi accorgete

You don't notice the subtle changes in the amplitude

del sottile cambiamento d'ampiezza

that we impress onto this light bulb.

che imprimiamo a questa lampadina.

It's serving the purpose of illumination,

Sta illuminando,

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

ma può al contempo trasmettere questi dati.

And you see,

E come potete vedere,

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

anche la luce proveniente dal soffitto raggiunge il ricevitore.

It can ignore that constant light,

Che però ignora la luce costante,

because all the receiver's interested in

perché è interessato solo

are subtle changes.

ai minimi cambiamenti.

You also have a critical question now, and

Ogni tanto mi si fanno domande critiche.

you say, "Okay,

La gente dice: "Va bene,

do I have to have the light on all the time

allora devo tenere sempre accesa la luce,

to have this working?"

per farlo funzionare?"

And the answer is yes.

Beh, sì.

But, you can dim down the light

Ma potete ridurre l'intensità della luce

to a level that it appears to be off.

fino a farla sembrare spenta,

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

e continuare a trasmettere dati. Questo è possibile.

So I've mentioned to you the four challenges.

Torniamo ai quattro punti critici di prima.

Capacity:

Capacità: [con questa tecnologia]

We have 10,000 times more spectrum,

sfruttiamo uno spettro 10.000 volte più ampio,

10,000 times more LEDs

e un numero di LED 10.000 volte maggiore,

installed already in the infrastructure there.

già installati nell'infrastruttura.

You would agree with me, hopefully,

Spero converrete con me, quindi,

there's no issue of capacity anymore.

nel dire che la capacità non sarebbe più un problema.

Efficiency:

Efficienza:

This is data through illumination --

si tratta di dati tramite illuminazione --

it's first of all an illumination device.

ma è innanzitutto uno strumento d'illuminazione.

And if you do the energy budget,

E se considerate il budget energetico,

the data transmission comes for free --

la trasmissione dati è gratuita ---

highly energy efficient.

quindi in termini energetici è molto efficiente.

I don't mention the high energy efficiency

E questo senza che io menzioni l'efficienza

of these LED light bulbs.

delle lampadine a LED.

If the whole world would deploy them,

Se fossero installate ovunque,

you would save hundreds of power plants.

si risparmierebbero centinaia di centrali elettriche.

That's aside.

[Ma] questo è un aspetto collaterale.

And then I've mentioned the availability.

Ho parlato della disponibilità, poi.

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

Sarete d'accordo con me che gli ospedali sono pieni di luci

You need to see what to do.

(bisogna vedere bene cosa si sta facendo)

You have lights in an aircraft.

e ci sono luci negli aeroplani.

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

La luce è ovunque.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Guardatevi attorno, è ovunque. Guardate il vostro smartphone:

It has a flashlight, an LED flashlight.

ha un display LED.

These are potential sources for high-speed data transmission.

[Quindi] è un potenziale trasmettitore ad alta velocità.

And then there's security.

E poi c'è la questione della sicurezza.

You would agree with me

Converrete con me

that light doesn't penetrate through walls.

che la luce non penetra attraverso i muri.

So no one, if I have a light here,

Dunque, se ho una luce qui

if I have secure data,

ed emetto dati sensibili,

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

nessuno, dall'altro lato del muro,

would be able to read that data.

può leggere questi dati.

And there's only data where there is light.

E ci sono dati solo dove c'è luce.

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

Quindi, se non voglio che il rilevatore senta i dati,

then what I could do,

mi basta

turn it away.

inclinare la luce. I dati andranno così

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

in quella direzione, e non più in questa.

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

Ora possiamo, di fatto, "vedere" dove vanno i dati.

So for me,

A mio avviso

the applications of it,

le possibili applicazioni

to me, are beyond imagination at the moment.

superano al momento ogni immaginazione.

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

I programmatori creano applicazioni geniali da un secolo.

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

Dovete solo accorgervi che, ovunque ci sia luce,

there is a potential way to transmit data.

c'è una potenziale trasmissione di dati.

But I can give you a few examples.

Ma posso darvi qualche esempio,

Well you may see the impact already now.

così che possiate apprezzarne il potenziale già ora.

This is a remote operated vehicle

Questo è un veicolo controllato da remoto,

beneath the ocean.

che gira nelle profondità degli oceani.

And they use light to illuminate space down there.

E per illuminare l'area sottostante, utilizza una luce

And this light can be used to transmit wireless data

che potrebbe trasmettere, senza fili, i dati

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

con cui questi apparecchi comunicano tra loro.

Intrinsically safe environments

Ambienti ad alta sicurezza

like this petrochemical plant --

come questo impianto petrolchimico

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

non possono usare radiofrequenze, che potrebbero generare archi,

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

ma possono usare la luce -- e potete anzi vedere quanta ne usano.

In hospitals,

Negli ospedali,

for new medical instruments;

per nuovi strumenti medici;

in streets for traffic control.

nelle strade, per controllare il traffico.

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

In testa e in coda, le automobili sono dotate di luci a LED,

and cars can communicate with each other

con cui le automobili potrebbero comunicare tra loro

and prevent accidents

e così facendo

in the way that they exchange information.

prevenire gli incidenti.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

I semafori potrebbero comunicare con le auto, e così via.

And then you have these millions of street lamps

Ci sono poi milioni di lampioni

deployed around the world.

installati in tutto il mondo.

And every street lamp could be a free access point.

Ed ogni lampione potrebbe diventare un access point gratuito.

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

La chiamiamo infatti Li-Fi,

light-fidelity.

light-fidelity.

And then we have these aircraft cabins.

E poi abbiamo queste cabine d'aereo.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

Ci sono centinaia di luci nella cabina di un aereo,

and each of these lights

e ognuna di queste luci

could be a potential transmitter of wireless data.

potrebbe in teoria trasmettere dati senza fili.

So you could enjoy your most favorite TED video

Così potreste godervi il vostro video TED preferito

on your long flight back home.

nel lungo viaggio di ritorno verso casa.

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

La visione di una vita online, dunque, penso sia possibile.

So, all we would need to do

Dobbiamo solo

is to fit a small microchip

inserire un piccolo microchip

to every potential illumination device.

in ogni potenziale strumento d'illuminazione.

And this would then combine

Questo consentirebbe di combinare

two basic functionalities:

due funzioni essenziali:

illumination and wireless data transmission.

illuminazione e trasmissione senza fili dei dati.

And it's this symbiosis that I personally believe

Ed è questa la simbiosi che, a mio avviso,

could solve the four essential problems

potrebbe risolvere i quattro problemi essenziali

that face us in wireless communication these days.

delle comunicazioni senza fili odierne.

And in the future,

E nel futuro,

you would not only have 14 billion light bulbs,

non avremo solo 14 miliardi di lampadine,

you may have 14 billion Li-Fis

ma anche 14 miliardi di Li-Fi

deployed worldwide --

installati in tutto il mondo --

for a cleaner, a greener,

per un futuro più pulito, più verde,

and even a brighter future.

e anche più "brillante".

Thank you.

Grazie.

(Applause)

(Applausi)