Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Харальд Хаас: Беспроводная информация из каждой лампочки

Переводчик: Viacheslav Bogomazov Редактор: Irene Loginova

Do you know

Знаете ли вы,

that we have 1.4 million cellular radio masts

что у нас есть 1.4 миллиона сотовых радиомачт,

deployed worldwide?

развернутых во всем мире?

And these are base stations.

И это базовые станции.

And we also have

У нас также есть

more than five billion

больше пяти миллиардов

of these devices here.

этих устройств.

These are cellular mobile phones.

Это мобильные телефоны.

And with these mobile phones,

И с помощью этих мобильных телефонов

we transmit more than 600 terabytes of data

мы передаем больше 600 терабайт данных

every month.

каждый месяц.

This is a 6 with 14 zeroes --

Это 6 с 14-ю нулями --

a very large number.

очень большое число.

And wireless communications

И беспроводные коммуникации

has become a utility

стали такой же потребностью,

like electricity and water.

как электричество или вода.

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

Мы используем их каждый день. Используем в нашей повседневной жизни --

in our private lives, in our business lives.

в нашей частной жизни, в наших делах.

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

И нас даже иногда просят, очень вежливо,

to switch off the mobile phone at events like this

выключить мобильный телефон на подобных мероприятиях

for good reasons.

из уважения.

And it's this importance

Именно поэтому

why I decided to look into the issues

я решил посмотреть на проблемы,

that this technology has,

которые есть у этой технологии,

because it's so fundamental to our lives.

потому что она имеет важное значение для нашей жизни.

And one of the issues is capacity.

И одна из проблем -- это емкость.

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

Мы передаем беспроводные данные используя электромагнитные волны,

in particular, radio waves.

в частности, радиоволны.

And radio waves are limited.

И радиоволны ограничены.

They are scarce; they are expensive;

Они редки; они дороги;

and we only have a certain range of it.

и у нас есть только определенные диапазоны.

And it's this limitation

И из-за этого ограничения

that doesn't cope

они не справляются

with the demand of wireless data transmissions

с потребностью в передаче данных,

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

и с количеством байтов, объемами данных, которые передаются каждый месяц.

And we are simply running out of spectrum.

У них просто заканчивается спектр.

There's another problem.

Есть другая проблема.

That is efficiency.

Это эффективность.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

1.4 миллиона сотовых мачт или базовых станций

consume a lot of energy.

потребляют очень много энергии.

And mind you, most of the energy

И заметьте, большая часть энергии

is not used to transmit the radio waves,

не используется для передачи радиоволн,

it is used to cool the base stations.

она уходит на охлаждение этих базовых станций.

Then the efficiency of such a base station

Эффективность таких станций

is only at about five percent.

всего около пяти процентов.

And that creates a big problem.

И это создает большую проблему.

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

Есть еще одна проблема, о которой вы все знаете.

You have to switch off your mobile phone

Вы должны отключать свой мобильный телефон

during flights.

во время полетов.

In hospitals, they are security issues.

В больницах -- это вопрос безопасности.

And security is another issue.

А безопасность -- это еще одна проблема.

These radio waves penetrate through walls.

Эти радиоволны проникают сквозь стены.

They can be intercepted,

Они могут быть перехвачены,

and somebody can make use of your network

и кто-то может воспользоваться вашей сетью

if he has bad intentions.

с плохими намерениями.

So these are the main four issues.

Итак, есть четыре основные проблемы.

But on the other hand,

Но, с другой стороны,

we have 14 billion of these:

у нас есть 14 миллиардов

light bulbs, light.

ламп. Свет.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

А свет -- это часть электромагнитного спектра.

So let's look at this in the context

Итак, давайте посмотрим на это в контексте

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

всего электромагнитного спектра, где у нас есть гамма-лучи.

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

Вам не стоит приближаться к гамма-лучам, это может быть опасно.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Рентгеновское излучение полезно, когда вы идете в больницу.

Then there's ultraviolet light.

И ультрафиолетовое излучение.

it's good for a nice suntan,

Оно хорошо для загара,

but otherwise dangerous for the human body.

но в остальном опасно для человеческого тела.

Infrared --

Инфракрасное --

due to eye safety regulations,

из-за опасности для глаз

can be only used with low power.

вы можете использовать его только с невысокой мощностью.

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

И дальше радиоволны, имеющие проблемы, о которых я упоминал.

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

А в середине у нас есть видимое излучение.

It's light,

Это свет,

and light has been around for many millions of years.

и свет существует миллионы лет.

And in fact, it has created us,

И, фактически, он создал нас,

has created life,

создал жизнь,

has created all the stuff of life.

создал все живое.

So it's inherently safe to use.

Он по своей сути безопасен в использовании.

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

И было бы здорово использовать его для беспроводных коммуникаций.

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

Это не все, я сравнил его со всем спектром.

I compared the radio waves spectrum --

Я сравнил спектр радио волн --

the size of it --

его размер

with the size of the visible light spectrum.

с размером видимой области спектра.

And guess what?

И знаете что?

We have 10,000 times more of that spectrum,

У нас есть в 10 000 раз больше этого спектра,

which is there for us to use.

подходящего для нашего использования.

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

Но у нас есть не только огромная часть спектра,

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

давайте сравним его с числом, о котором я говорил.

We have 1.4 million

Мы имеем 1.4 миллиона

expensively deployed,

дорогих в установке,

inefficient radio cellular base stations.

неэффективных сотовых базовых станций.

And multiply that by 10,000,

Умножьте это на 10 000

then you end up at 14 billion.

и в итоге получите 14 миллиардов.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 миллиардов -- это количество уже установленных лампочек.

So we have the infrastructure there.

Так что у нас есть инфраструктура.

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

Посмотрите на потолок и вы увидите все эти лампы.

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

Спуститесь на первый этаж и увидите эти лампы.

Can we use them for communications?

Можем мы их использовать для коммуникаций?

Yes.

Да.

What do we need to do?

Что нам необходимо сделать?

The one thing we need to do

Необходимо сделать лишь одну вещь --

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

заменить эти неэффективные лампы накаливания,

florescent lights,

флуоресцентное освещение,

with this new technology of LED,

новой технологией LED,

LED light bulbs.

светодиодными лампами.

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

Светодиод - это полупроводник. Электронное устройство.

And it has a very nice acute property.

И у него есть очень хорошее свойство.

Its intensity can be modulated

Его интенсивность можно модулировать

at very high speeds,

на очень высоких скоростях,

and it can be switched off at very high speeds.

и его можно отключать с очень высокой скоростью.

And this is a fundamental basic property

И это фундаментальное свойство,

that we exploit

которое мы изучали

with our technology.

с нашей технологией.

So let's show how we do that.

Позвольте показать, как мы это делаем.

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

Давайте посмотрим на ближайшего соседа видимого излучения --

go to remote controls.

пульты дистанционного управления.

You all know remote controls have an infrared LED --

Вы все знаете, что в этих пультах есть инфракрасный светодиод --

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

обычно вы включаете светодиод, а если отпускаете он выключается.

And it creates a simple, low-speed data stream

Это создает простой, медленный поток данных

in 10,000 bits per second,

на скорости 10 000 бит в секунду,

20,000 bits per second.

20 000 бит в секунду.

Not usable for a YouTube video.

Не подойдет для видео с YouTube.

What we have done

То что мы сделали --

is we have developed a technology

мы разработали технологию,

with which we can furthermore

с которой мы можем

replace the remote control of our light bulb.

заменить пульт управления нашей лампы.

We transmit with our technology,

Мы передаем с нашей технологией

not only a single data stream,

не один поток данных,

we transmit thousands of data streams

а тысячи потоков информации

in parallel,

параллельно,

at even higher speeds.

и даже на больших скоростях.

And the technology we have developed --

И технология, которую мы разработали

it's called SIM OFDM.

называется SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

Это пространственная модуляция --

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

это только технические термины, я не буду вдаваться в подробности --

but this is how we enabled

но это то, как мы позволили

that light source

источнику света

to transmit data.

передавать данные.

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

Вы скажете, "Хорошо, это здорово --

a slide created in 10 minutes."

слайды сделаны за 10 минут."

But not only that.

Но не только это.

What we've done

То, что мы сделали

is we have also developed a demonstrator.

мы также разработали демонстратор.

And I'm showing for the first time in public

И я впервые показываю публично

this visible light demonstrator.

демонстратор видимого света.

And what we have here

У нас здесь есть

is no ordinary desk lamp.

обычный настольный светильник.

We fit in an LED light bulb,

Мы установили светодиодную лампу,

worth three U.S. dollars,

стоимостью 3 доллара,

put in our signal processing technology.

установили нашу технологию передачи сигнала.

And then what we have here is a little hole.

И еще здесь есть небольшое отверстие.

And the light goes through that hole.

И свет идет через это отверстие.

There's a receiver.

Здесь приемник.

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

Этот приемник будет преобразовывать небольшие, тонкие изменения амплитуды,

that we create there

которые создаются здесь,

into an electrical signal.

в электрический сигнал.

And that signal is then converted back

И этот сигнал преобразовывается обратно

to a high-speed data stream.

в высокоскоростной поток данных.

In the future we hope

В будущем мы надеемся,

that we can integrate this little hole

что сможем интегрировать это небольшое отверстие

into these smart phones.

в эти смартфоны.

And not only integrate a photo detector here,

И не только интегрировать фото датчик,

but maybe use the camera inside.

но может быть использовать встроенную камеру.

So what happens

Итак, что произойдет,

when I switch on that light?

когда я включу свет?

As you would expect,

Как вы и ожидали,

it's a light, a desk lamp.

это свет от настольной лампы.

Put your book beneath it and you can read.

Положите книгу под него и сможете читать.

It's illuminating the space.

Он освещает пространство.

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

Но одновременно вы видите воспроизведение этого видео.

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

Это видео, видео в HD,

that is transmitted through that light beam.

которое передается через эту лампу.

You're critical.

Вы критичны.

You think, "Ha, ha, ha.

Вы думаете, "Ха, ха, ха.

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

Этот умник проделывает здесь небольшие трюки."

But let me do this.

Но позвольте мне сделать это.

(Applause)

(Аплодисменты)

Once again.

Еще раз.

Still don't believe?

Все еще не верите?

It is this light

Это свет,

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

передающий видео высокой четкости в разделенном потоке.

And if you look at the light,

И если вы посмотрите на свет,

it is illuminating as you would expect.

он горит так, как вы и ожидаете.

You don't notice with your human eye.

Вы не заметите с помощью человеческого глаза.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Вы не заметите эти тонкие изменения в амплитуде,

that we impress onto this light bulb.

которые мы отображаем этой лампой.

It's serving the purpose of illumination,

Она служит цели освещения,

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

но в тоже время мы можем передавать информацию.

And you see,

И, как вы можете видеть,

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

даже свет сверху падает сюда на приемник.

It can ignore that constant light,

Он может игнорировать этот постоянный свет,

because all the receiver's interested in

потому что все, что интересует приемник -

are subtle changes.

это небольшие изменения.

You also have a critical question now, and

У вас также есть критичный вопрос.

you say, "Okay,

Вы скажете, "Хорошо,

do I have to have the light on all the time

я должен держать свет включенным все время,

to have this working?"

чтобы это работало?"

And the answer is yes.

И ответ будет да.

But, you can dim down the light

Но, вы можете приглушить свет

to a level that it appears to be off.

до такого уровня, что его почти не видно.

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

И вы все еще сможете передавать данные -- это возможно.

So I've mentioned to you the four challenges.

Итак, я говорил о четырех задачах.

Capacity:

Емкость:

We have 10,000 times more spectrum,

У нас в 10 000 раз больше спектра,

10,000 times more LEDs

в 10 000 раз больше ламп,

installed already in the infrastructure there.

уже установленных в инфраструктуру.

You would agree with me, hopefully,

Вы согласитесь со мной, надеюсь,

there's no issue of capacity anymore.

что нет больше проблемы емкости.

Efficiency:

Эффективность:

This is data through illumination --

Это данные через освещение --

it's first of all an illumination device.

это в первую очередь устройство для освещения.

And if you do the energy budget,

Если вы оплачиваете электроэнергию,

the data transmission comes for free --

передача данных будет бесплатной --

highly energy efficient.

высокая энергетическая эффективность.

I don't mention the high energy efficiency

Я не упоминал о высокой энергетической эффективности

of these LED light bulbs.

этих светодиодных ламп.

If the whole world would deploy them,

Если бы они были установлены по всему миру,

you would save hundreds of power plants.

то вы бы спасли сотни электростанций.

That's aside.

Это точно.

And then I've mentioned the availability.

Я упоминал также о доступности.

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

Вы согласитесь со мной, что в больницах есть свет.

You need to see what to do.

Вам нужно видеть что делать.

You have lights in an aircraft.

У вас есть свет в самолетах.

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

То есть свет есть везде.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Оглянитесь. Везде. Посмотрите на свой смартфон.

It has a flashlight, an LED flashlight.

У него есть вспышка, светодиодная вспышка.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Это потенциальные источники высокоскоростной передачи данных.

And then there's security.

И дальше безопасность.

You would agree with me

Вы согласитесь со мной,

that light doesn't penetrate through walls.

что свет не распространяется сквозь стены.

So no one, if I have a light here,

Так что никто, если у меня есть здесь свет,

if I have secure data,

если у меня важная информация,

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

никто с другой стороны этой комнаты через стену

would be able to read that data.

не сможет прочесть эту информацию.

And there's only data where there is light.

И данные есть только там, куда падает свет.

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

Так что если я не хочу, чтобы этот приемник получал данные,

then what I could do,

тогда я могу

turn it away.

повернуть лампу.

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

Теперь данные идут в этом направлении, а не туда.

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

Сейчас мы фактически можем видеть куда направляются данные.

So for me,

Для меня

the applications of it,

применение этого,

to me, are beyond imagination at the moment.

на мой взгляд, за пределами воображения в данный момент.

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

У нас сейчас век разработчиков очень хороших и умных приложений.

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

И вам только нужно заметить, что там, где есть свет,

there is a potential way to transmit data.

есть и потенциальный способ передавать информацию.

But I can give you a few examples.

Но я могу дать вам несколько примеров.

Well you may see the impact already now.

Вы можете увидеть влияние уже сейчас.

This is a remote operated vehicle

Это подводный дистанционно

beneath the ocean.

управляемый аппарат.

And they use light to illuminate space down there.

И они используют лампы, чтобы освещать пространство.

And this light can be used to transmit wireless data

А этот свет может быть использован для беспроводной передачи данных,

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

что обычно эти аппараты и делают, чтобы общаться друг с другом.

Intrinsically safe environments

На искробезопасных производствах

like this petrochemical plant --

как на этом нефтехимическом заводе --

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

вы не можете использовать радиочастоты -- они могут создать искры в антеннах,

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

но можно использовать свет -- вы видите здесь много света.

In hospitals,

В больницах

for new medical instruments;

для новых медицинских инструментов;

in streets for traffic control.

на улицах для регулировки транспорта.

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

У машин есть светодиодные фары, светодиодные фонари,

and cars can communicate with each other

машины могут общаться друг с другом

and prevent accidents

и предотвращать аварии

in the way that they exchange information.

с помощью обмена информацией.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Светофоры могут соединяться с автомобилями и так далее.

And then you have these millions of street lamps

А еще есть миллионы уличных фонарей,

deployed around the world.

установленных по всему миру.

And every street lamp could be a free access point.

И каждая лампа может быть бесплатной точкой доступа.

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

Мы называем это Li-Fi:

light-fidelity.

light-fidelity (по аналогии с Wi-Fi).

And then we have these aircraft cabins.

И есть также салоны самолетов.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

В салонах самолетов есть сотни ламп,

and each of these lights

каждая из которых

could be a potential transmitter of wireless data.

могла бы быть потенциальным передатчиком данных.

So you could enjoy your most favorite TED video

Так что вы можете наслаждаться своим любимым TED видео,

on your long flight back home.

во время долгого перелета домой.

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

Жизнь online. Я думаю с этой точки зрения это возможно.

So, all we would need to do

Так что все, что нам нужно сделать --

is to fit a small microchip

это установить небольшой микрочип

to every potential illumination device.

в каждое устройство освещения.

And this would then combine

И тогда оно может комбинировать

two basic functionalities:

две базовые функции:

illumination and wireless data transmission.

освещение и беспроводная передача данных.

And it's this symbiosis that I personally believe

И этот симбиоз, в который я лично верю,

could solve the four essential problems

мог бы решить четыре основные проблемы,

that face us in wireless communication these days.

которые стоят перед беспроводными коммуникациями в наши дни.

And in the future,

А в будущем,

you would not only have 14 billion light bulbs,

вы бы имели не только 14 миллиардов ламп,

you may have 14 billion Li-Fis

а возможно и 14 миллиардов точек Li-Fi

deployed worldwide --

по всему миру --

for a cleaner, a greener,

для чистого, зеленого

and even a brighter future.

и даже яркого будущего.

Thank you.

Спасибо.

(Applause)

(Аплодисменты)