Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Harald Hass: Dados sem fio de qualquer lâmpada elétrica

Tradutor: Luiz Alexandre Gruszynski Revisor: Ricardo Oliva

Do you know

Vocês sabiam

that we have 1.4 million cellular radio masts

que nós temos 1.4 milhões de torres de rádio para celulares

deployed worldwide?

instaladas ao redor do mundo?

And these are base stations.

E estas são estações base.

And we also have

E nós também temos

more than five billion

mais que cinco bilhões

of these devices here.

desses aparelhos aqui.

These are cellular mobile phones.

Estes são aparelhos de telefonia móvel.

And with these mobile phones,

E com estes telefones móveis,

we transmit more than 600 terabytes of data

nós transmitimos mais de 600 terabytes de dados

every month.

todos os meses.

This is a 6 with 14 zeroes --

Isto é um 6 com 14 zeros --

a very large number.

um número muito grande.

And wireless communications

E a comunicação sem fio

has become a utility

se tornou um serviço

like electricity and water.

como a eletricidade e a água.

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

Nós a usamos todos os dias. Nós a usamos em nossas atividades diárias agora --

in our private lives, in our business lives.

nas nossas vidas privadas, nos nossos negócios.

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

E algumas vezes somos solicitados, muito gentilmente,

to switch off the mobile phone at events like this

a desligar os celulares em eventos como este

for good reasons.

por boas razões.

And it's this importance

E é esta importância

why I decided to look into the issues

o motivo pelo qual eu decidi investigar os problemas

that this technology has,

que esta tecnologia tem,

because it's so fundamental to our lives.

porque ela é tão fundamental para nossas vidas.

And one of the issues is capacity.

E um dos problemas é capacidade.

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

A maneira que nós trasmitimos dados sem fio é através de ondas eletromagnéticas --

in particular, radio waves.

em particular, ondas de rádio.

And radio waves are limited.

E ondas de rádio são limitadas.

They are scarce; they are expensive;

Elas são escassas; são caras;

and we only have a certain range of it.

e nós só temos um certo alcance a elas.

And it's this limitation

E é esta limitação

that doesn't cope

que não suporta

with the demand of wireless data transmissions

a demanda da transmissão de dados sem fio

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

e o número de bytes e dados que são transmitidos cada mes.

And we are simply running out of spectrum.

E eles estão simplesmente acabando o espectro.

There's another problem.

Há um outro problema.

That is efficiency.

Isso é a eficiência.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Estes 1.4 milhões de torres de celulares, ou estações rádio base,

consume a lot of energy.

consomem muita energia.

And mind you, most of the energy

E imaginem, a maior parte da energia

is not used to transmit the radio waves,

não é usada para transmitir as ondas de rádio,

it is used to cool the base stations.

ela é usada para resfriar as estações rádio base.

Then the efficiency of such a base station

Então a eficiência de uma estação rádio base

is only at about five percent.

é de somente cerca de 5%.

And that creates a big problem.

E isso cria um grande problema.

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

Então há outro ítem, o qual todos estão cientes.

You have to switch off your mobile phone

Vocês têm que desligar os seus celulares

during flights.

durante vôos.

In hospitals, they are security issues.

Em hospitais, eles são questões de segurança.

And security is another issue.

E segurança é outro problema.

These radio waves penetrate through walls.

Estas ondas de rádio penetram paredes.

They can be intercepted,

Elas podem ser interceptadas,

and somebody can make use of your network

e alguém pode fazer uso de sua rede

if he has bad intentions.

se ele tem más intenções.

So these are the main four issues.

Então estas são as quatro questões principais.

But on the other hand,

Mas por outro lado,

we have 14 billion of these:

nós temos 14 bilhões dessas:

light bulbs, light.

lâmpadas elétricas, luz.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

E luz é parte do espectro eletromagnético.

So let's look at this in the context

Então vamos olhar para isso no contexto

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

do espectro eletromagnético completo, onde nós temos raios gama.

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

Vocês não querem chegar perto dos raios gama, isto poderia ser perigoso.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Raios X são úteis quando vocês vão ao hospital.

Then there's ultraviolet light.

Então, existe a luz ultravioleta.

it's good for a nice suntan,

Ela é boa para um bom bronzeado,

but otherwise dangerous for the human body.

mas também perigosa para o corpo humano.

Infrared --

Infravermelho --

due to eye safety regulations,

devido a regras de segurança para os olhos,

can be only used with low power.

só se pode usá-lo com baixa potência.

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

E temos as ondas de rádio, elas têm os inconvenientes que acabo de mencionar.

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

E lá no meio, nós temos este espectro de luz visível.

It's light,

É luz,

and light has been around for many millions of years.

e a luz existe por muitos milhões de anos.

And in fact, it has created us,

E, de fato, ela nos criou,

has created life,

ela criou vida,

has created all the stuff of life.

criou todas as coisas da vida.

So it's inherently safe to use.

Então é naturalmente segura para nós.

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

E não seria seria ótimo usá-la nas comunicações sem fio?

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

Não só isso, eu a comparei ao espectro completo.

I compared the radio waves spectrum --

Eu comparei o espectro das ondas de rádio --

the size of it --

o tamanho delas --

with the size of the visible light spectrum.

com o tamanho do espectro de luz visível.

And guess what?

E então?

We have 10,000 times more of that spectrum,

Nós temos 10.000 vezes mais daquele espectro,

which is there for us to use.

que está lá para nós usarmos.

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

Então, nós não temos somente este enorme espectro,

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

vamos compará-lo a um número que acabo de citar.

We have 1.4 million

Nós temos 1.4 milhões,

expensively deployed,

implantadas dispendiosamente,

inefficient radio cellular base stations.

de estações rádio base ineficientes.

And multiply that by 10,000,

E multipliquem isto por 10.000,

then you end up at 14 billion.

então chegamos aos 14 bilhões.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 bilhões é o número de lâmpadas elétricas já instaladas.

So we have the infrastructure there.

Então, nós já temos a infraestrutura.

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

Olhem para o teto, vocês vêem todas essas lâmpadas.

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

Vão ao salão principal, vocês vêem aquelas lâmpadas.

Can we use them for communications?

Nós podemos usá-las para comunicações?

Yes.

Sim.

What do we need to do?

O que nós precisamos fazer?

The one thing we need to do

A única coisa que nós precisamos fazer

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

é substituir estas lâmpadas incandescentes e ineficientes,

florescent lights,

lâmpadas fluorescentes,

with this new technology of LED,

com esta nova tecnologia de LED,

LED light bulbs.

lâmpadas de LED.

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

Um LED é um semicondutor. É um dispositivo eletrônico.

And it has a very nice acute property.

E ele tem uma excelente propriedade.

Its intensity can be modulated

Sua intensidade pode ser modulada

at very high speeds,

a altas velocidades,

and it can be switched off at very high speeds.

e ele pode ser desligado a uma alta velocidade.

And this is a fundamental basic property

E esta é uma propriedade fundamental básica

that we exploit

que nós exploramos

with our technology.

com nossa tecnologia.

So let's show how we do that.

Entáo vamos mostrar como nós fazemos isto.

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

Vamos ao vizinho mais próximo no espectro de luz visível --

go to remote controls.

vamos ao controle remoto.

You all know remote controls have an infrared LED --

Todos sabem que controles remotos têm um LED infravermelho --

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

basicamente vocês ligam o LED, e se ele está desligado, vocês o desligam.

And it creates a simple, low-speed data stream

E ele cria um pequeno fluxo de dados de baixa velocidade

in 10,000 bits per second,

a 10.000 bits por segundo,

20,000 bits per second.

20.000 bits por segundo.

Not usable for a YouTube video.

Não útil para um vídeo do YouTube.

What we have done

O que nós fizemos

is we have developed a technology

foi desenvolver uma tecnologia

with which we can furthermore

com a qual podemos também

replace the remote control of our light bulb.

substituir o controle remoto das nossas lâmpadas.

We transmit with our technology,

Nós transmitimos com nossa tecnologia,

not only a single data stream,

não somente um simples fluxo de dados,

we transmit thousands of data streams

nós transmitimos milhares de vertentes de dados

in parallel,

em paralelo,

at even higher speeds.

a velocidades ainda maiores.

And the technology we have developed --

E a tecnologia que nós desenvolvemos -

it's called SIM OFDM.

é chamada SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

E sua modulação espacial --

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

estes são os únicos termos técnicos, não vou entrar em detalhes --

but this is how we enabled

mas isto é como nos possibilitamos

that light source

que aquela fonte de luz

to transmit data.

transmita dados.

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

Vocês irão dizer, "Ok, isso é ótimo --

a slide created in 10 minutes."

um slide criado em 10 minutos."

But not only that.

Mas não somente isto.

What we've done

O que nós fizemos

is we have also developed a demonstrator.

foi desenvolver um demonstrativo.

And I'm showing for the first time in public

E estou mostrando pela primeira vez em público

this visible light demonstrator.

este demonstrativo de luz visível.

And what we have here

E o que temos aqui

is no ordinary desk lamp.

é uma simples lâmpada de mesa.

We fit in an LED light bulb,

Nós adaptamos uma lâmpada LED

worth three U.S. dollars,

que custa três dólares,

put in our signal processing technology.

colocando nossa tecnologia de processamento de sinais.

And then what we have here is a little hole.

E, então, o que nós temos aqui é um pequeno orifício.

And the light goes through that hole.

E a luz passa através daquele orifício.

There's a receiver.

Há um receptor.

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

O receptor vai converter estas pequenas e sutís mudanças na amplitude

that we create there

que nós criamos lá

into an electrical signal.

em um sinal elétrico.

And that signal is then converted back

E aquele sinal elétrico é então convertido de volta

to a high-speed data stream.

numa corrente de dados de alta velocidade.

In the future we hope

No futuro, nós esperamos

that we can integrate this little hole

poder integrar este pequeno orifício

into these smart phones.

nesses smartphones.

And not only integrate a photo detector here,

E não somente integrar um fotodetector aqui,

but maybe use the camera inside.

mas talvez usar a câmera interna.

So what happens

Então, o que acontece

when I switch on that light?

quando eu ligar aquela luz?

As you would expect,

Como vocês esperavam,

it's a light, a desk lamp.

é uma luz, uma luz de mesa.

Put your book beneath it and you can read.

Coloquem um livro embaixo dela e vocês podem ler.

It's illuminating the space.

Está iluminando o espaço.

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

Mas ao mesmo tempo, vocês vêem este vídeo aparecendo aqui.

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

E é um vídeo, um vídeo de alta definição

that is transmitted through that light beam.

que é transmitido através daquele facho de luz.

You're critical.

Vocês são críticos.

You think, "Ha, ha, ha.

Vocês pensam, " he, he, he.

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

Este é um acadêmico inteligente fazendo uns truques aqui."

But let me do this.

Mas deixe eu fazer isso.

(Applause)

(Aplausos)

Once again.

Mais uma vez.

Still don't believe?

Ainda não acreditam?

It is this light

É esta luz

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

que transmite este vídeo de alta definição em um fluxo dividido.

And if you look at the light,

E se vocês olharem para a luz,

it is illuminating as you would expect.

ela está iluminando como se poderia esperar.

You don't notice with your human eye.

Vocês não notam com os seus olhos humanos.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Vocês não notam a sutíl mudança na amplitude

that we impress onto this light bulb.

que nós imprimimos dentro desta lâmpada elétrica.

It's serving the purpose of illumination,

Ela serve ao propósito da iluminação,

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

mas ao mesmo tempo, somos capazes de transmitir dados.

And you see,

E vocês podem ver,

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

mesmo luz que vem do teto vem aqui para o receptor.

It can ignore that constant light,

Ele pode ignorar aquela luz constante,

because all the receiver's interested in

porque tudo que o receptor está interessado

are subtle changes.

são mudanças sutís.

You also have a critical question now, and

Vocês também tem uma pergunta crítica de vez em quando.

you say, "Okay,

Vocês dizem, "OK,

do I have to have the light on all the time

terei que manter a luz ligada o tempo todo

to have this working?"

para ter isto funcionando?"

And the answer is yes.

E a resposta é sim.

But, you can dim down the light

Mas vocês podem diminuir a luz

to a level that it appears to be off.

para um nível em que pareça estar desligada.

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

E ainda são capazes de transmitir dados -- é possível.

So I've mentioned to you the four challenges.

Então, eu mencionei para vocês os quatro desafios.

Capacity:

Capacidade:

We have 10,000 times more spectrum,

Nós temos 10.000 vezes mais espectro,

10,000 times more LEDs

10.000 vezes mais LEDs

installed already in the infrastructure there.

já instaladas na infraestrutura.

You would agree with me, hopefully,

Vocês concordariam comigo, espero,

there's no issue of capacity anymore.

não há mais problemas de capacidade.

Efficiency:

Eficiência:

This is data through illumination --

Isto é informação através da iluminação --

it's first of all an illumination device.

é, primeiro de tudo, um equipamento de iluminação.

And if you do the energy budget,

E se vocês analisarem o custo da energia,

the data transmission comes for free --

o transmissor de dados é grátis --

highly energy efficient.

altamente eficiente em energia.

I don't mention the high energy efficiency

E nem mencionei a alta eficiência em energia

of these LED light bulbs.

dessas lâmpadas de LED.

If the whole world would deploy them,

Se o mundo inteiro as implantasse,

you would save hundreds of power plants.

economizariam milhares de usinas de energia.

That's aside.

Só um exemplo.

And then I've mentioned the availability.

E então mencionei a disponibilidade.

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

Vocês vão concordar comigo que nós temos luz nos hospitais.

You need to see what to do.

Precisa ver o que está fazendo.

You have lights in an aircraft.

Temos luz nos aviões.

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

Então está em qualquer lugar onde haja luz.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Olhem ao redor. Em todo lugar. Olhem os seus smartphones.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Eles têm uma lanterna, uma lanterna de LED.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Estas são potenciais fontes para transmissão de dados em alta velocidade.

And then there's security.

E entáo há segurança.

You would agree with me

Vocês vão concordar comigo

that light doesn't penetrate through walls.

que a luz não penetra através de paredes.

So no one, if I have a light here,

Então, ninguém, se eu tenho uma luz aqui,

if I have secure data,

se eu tenho dados seguros,

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

ninguém do outro lado desta sala através daquela parede

would be able to read that data.

seria capaz de ler aquela informação.

And there's only data where there is light.

E somente há dados onde há luz.

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

Então, se eu não quero que o receptor receba aquele dado,

then what I could do,

o que eu poderia fazer,

turn it away.

basta virá-lo.

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

Então, os dados vão para aquela direção, náo estão mais aqui.

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

Agora nós podemos na verdade ver onde os dados estão indo.

So for me,

Então pra mim,

the applications of it,

as aplicações disto,

to me, are beyond imagination at the moment.

para mim, estão além da imaginação no momento.

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

Tivemos um século de desenvolvedores de aplicativos excelentes, inteligentes.

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

E vocês só têm que perceber, onde nós temos luz,

there is a potential way to transmit data.

há um caminho potencial de transmissão de informações.

But I can give you a few examples.

Eu quero lhes dar alguns exemplos.

Well you may see the impact already now.

Bom, vocês já podem ver o impacto agora.

This is a remote operated vehicle

Este é um veículo dirigido remotamente

beneath the ocean.

embaixo dos oceanos.

And they use light to illuminate space down there.

E ele usa luz para iluminar o espaço lá embaixo.

And this light can be used to transmit wireless data

E esta luz pode ser usada para transmitir dados sem fio

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

que estas coisas (usam) para se comunicar entre elas.

Intrinsically safe environments

Intrinsecamente ambientes seguros

like this petrochemical plant --

como esta usina de petroquímicos --

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

Não se pode usar RF, ele pode gerar faíscas na antena,

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

mas eu posso usar luz -- vocês vêem muita luz lá.

In hospitals,

Em hospitais,

for new medical instruments;

para novos instrumentos médicos;

in streets for traffic control.

nas ruas, para o controle do tráfego.

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

Carros têm faróis baseados em LED, luzes traseiras baseadas em LED,

and cars can communicate with each other

e os carros podem comunicar-se uns com os outros

and prevent accidents

e prevenir acidentes

in the way that they exchange information.

na maneira como eles transmitem informações.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Semáforos podem comunicar-se com o carro, e assim por diante.

And then you have these millions of street lamps

E então temos milhões de lâmpadas nas ruas

deployed around the world.

instaladas ao redor do mundo.

And every street lamp could be a free access point.

E cada lâmpada de rua seria um ponto de acesso livre.

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

Nós o chamamos na verdade um Li-Fi,

light-fidelity.

fidelidade de iluminação.

And then we have these aircraft cabins.

E então nós temos estas cabines de avião.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

Há centenas de luzes em uma cabine de avião,

and each of these lights

e cada uma destas luzes

could be a potential transmitter of wireless data.

poderia ser um potencial trasmissor de informações sem fio.

So you could enjoy your most favorite TED video

Então vocês poderiam usufruir dos seus vídeos favoritos do TED

on your long flight back home.

nas suas longas viagens de volta para casa.

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

Vida online. Eu penso que esta visão é possível.

So, all we would need to do

Então, tudo o que nós precisaríamos fazer

is to fit a small microchip

seria adaptar um pequeno microchip

to every potential illumination device.

a todo potencial equipamento de iluminação.

And this would then combine

E isto então combinaria

two basic functionalities:

duas funcionalidades básicas:

illumination and wireless data transmission.

iluminação e transmissão de dados sem fio.

And it's this symbiosis that I personally believe

E é esta simbiose que eu particularmente acredito

could solve the four essential problems

poderia resolver os quatro problemas essenciais

that face us in wireless communication these days.

que nós enfrentamos na comunicação sem fio hoje.

And in the future,

E no futuro,

you would not only have 14 billion light bulbs,

nós não teríamos somente 14 bilhões de lâmpadas,

you may have 14 billion Li-Fis

nós teríamos 14 bilhões de Li-Fis

deployed worldwide --

instaladas ao redor do mundo --

for a cleaner, a greener,

para um mais limpo, mais ecológico,

and even a brighter future.

e ainda mais brilhante futuro.

Thank you.

Muito obrigado.

(Applause)

(Aplausos)