Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Перекладач: Ruslan Savchuk Утверджено: Hanna Leliv

Do you know

Ви знаєте,

that we have 1.4 million cellular radio masts

що в усьому світі встановлено

deployed worldwide?

1.4 мільйони щогл стільникового зв'язку?

And these are base stations.

І це базові станції.

And we also have

А ще ми маємо

more than five billion

понад п'ять мільярдів

of these devices here.

ось таких пристроїв.

These are cellular mobile phones.

Це мобільні телефони.

And with these mobile phones,

І цими мобільними телефонами

we transmit more than 600 terabytes of data

ми передаємо понад 600 терабайт даних

every month.

щомісяця.

This is a 6 with 14 zeroes --

Це величезна цифра --

a very large number.

6 із 14 нулями.

And wireless communications

Бездротовий зв'язок

has become a utility

став не менш необхідним,

like electricity and water.

ніж електрика та вода.

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

Ми використовуємо його щодня --

in our private lives, in our business lives.

в особистому та діловому житті.

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

А часом нас навіть ввічливо просять

to switch off the mobile phone at events like this

вимкнути мобільні телефони на різних заходах

for good reasons.

з поважних причин.

And it's this importance

Оскільки бездротовий зв'язок настільки важливий,

why I decided to look into the issues

я вирішив дослідити недоліки

that this technology has,

цієї технології,

because it's so fundamental to our lives.

адже вона відіграє значну роль у нашому житті.

And one of the issues is capacity.

Один із її недоліків -- це пропускна здатність.

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

Для бездротової передачі даних використовують електромагнітні хвилі --

in particular, radio waves.

зокрема, радіохвилі.

And radio waves are limited.

Радіохвилі мають обмеження.

They are scarce; they are expensive;

Вони дорогі, мають малу пропускну здатність,

and we only have a certain range of it.

а також обмежений діапазон.

And it's this limitation

З цієї причини

that doesn't cope

радіохвилі не справляються

with the demand of wireless data transmissions

з вимогами бездротової передачі даних

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

і з кількістю байтів і даних, які передаються щомісяця.

And we are simply running out of spectrum.

Нам буквально бракує спектру.

There's another problem.

Існує ще одна проблема.

That is efficiency.

Ефективність.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

1.4 мільйони щогл стільникового зв'язку, тобто базових станцій,

consume a lot of energy.

споживають чимало енергії.

And mind you, most of the energy

І завважте, що більшість енергії

is not used to transmit the radio waves,

використовується не для передачі радіохвиль,

it is used to cool the base stations.

а для охолодження базових станцій.

Then the efficiency of such a base station

Тому ефективність базових станцій

is only at about five percent.

становить всього лише п'ять відсотків.

And that creates a big problem.

Це неабияка проблема.

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

Ще один недолік вам добре відомий.

You have to switch off your mobile phone

Мобільний телефон потрібно вимикати

during flights.

у літаку

In hospitals, they are security issues.

і в лікарні з міркувань безпеки.

And security is another issue.

Отож, безпека - це ще один клопіт.

These radio waves penetrate through walls.

Радіохвилі проникають крізь стіни.

They can be intercepted,

Хтось може їх перехопити

and somebody can make use of your network

і скористатися вашою мережею

if he has bad intentions.

зі злочинними намірами.

So these are the main four issues.

Таким чином, існує чотири основні проблеми.

But on the other hand,

З іншого боку,

we have 14 billion of these:

у нас є 14 мільярдів ось таких штуковин --

light bulbs, light.

жарівок, світла.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

А світло належить до електромагнітного спектру.

So let's look at this in the context

Тепер розгляньмо увесь

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

електромагнітний спектр, до якого входять гамма-промені.

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

До гамма-променів краще не наближатися, адже це досить небезпечно.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Рентгенівські промені стають у пригоді в лікарні.

Then there's ultraviolet light.

Далі -- ультрафіолетові промені.

it's good for a nice suntan,

Вони дають непогану засмагу,

but otherwise dangerous for the human body.

але загалом небезпечні для людського організму.

Infrared --

Інфрачервоні промені.

due to eye safety regulations,

З міркувань безпеки для очей,

can be only used with low power.

їх використовують тільки на малій потужності.

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

І насамкінець -- радіохвилі, які мають недоліки, про які я вже згадував.

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

Посередині спектру знаходиться спектр видимого світла.

It's light,

Світло існує

and light has been around for many millions of years.

не один мільйон років.

And in fact, it has created us,

По суті, воно створило нас,

has created life,

створило життя,

has created all the stuff of life.

створило все живе.

So it's inherently safe to use.

З цієї причини, світло цілком безпечно використовувати.

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

І хіба не чудова ідея використати його для бездротової передачі даних?

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

І це ще не все -- я порівняв світло зі всім спектром.

I compared the radio waves spectrum --

Я порівняв розмір

the size of it --

спектру радіохвиль

with the size of the visible light spectrum.

з розміром спектру видимого світла.

And guess what?

І знаєте що?

We have 10,000 times more of that spectrum,

Спектр видимого світла в 10,000 разів більший,

which is there for us to use.

і ним можна скористатися.

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

Ідеться не тільки про величезний розмір спектру.

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

Порівняймо його з числом, про яке я щойно говорив.

We have 1.4 million

Ми маємо 1,4 мільйони

expensively deployed,

неефективних стільникових базових станцій,

inefficient radio cellular base stations.

встановлення яких дорого коштує.

And multiply that by 10,000,

Помножимо на 10,000

then you end up at 14 billion.

і отримуємо 14 мільярдів.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 мільярдів уже встановлених жарівок.

So we have the infrastructure there.

Ідеться про інфраструктуру.

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

Погляньте на стелю, там усюди жарівки.

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

Спустіться на перший поверх -- там також жарівки.

Can we use them for communications?

Чи можна їх використати для зв'язку?

Yes.

Так.

What do we need to do?

Що для цього потрібно зробити?

The one thing we need to do

Тільки одне --

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

замінити неефективні лампи розжарення,

florescent lights,

флюоресцентні лампи,

with this new technology of LED,

на нову технологію LED --

LED light bulbs.

світлодіодних ламп.

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

Світлодіод -- це напівпровідник. Електронний пристрій.

And it has a very nice acute property.

До того ж, він має прекрасну властивість.

Its intensity can be modulated

Інтенсивність випромінювання світлодіода можна

at very high speeds,

дуже швидко регулювати,

and it can be switched off at very high speeds.

і так само швидко його можна вимкнути.

And this is a fundamental basic property

Саме цю істотну властивість

that we exploit

ми використали

with our technology.

у своїй технології.

So let's show how we do that.

Зараз я покажу, як це виглядає.

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

Ось найближчий сусід спектра видимого світла --

go to remote controls.

пульт дистанційного управління.

You all know remote controls have an infrared LED --

Як відомо, пульт дистанційного управління має інфрачервоний світлодіод.

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

Одне слово, ви вмикаєте і вимикаєте світлодіод.

And it creates a simple, low-speed data stream

Створюється простий, повільний потік даних

in 10,000 bits per second,

зі швидкістю 10,000 біт за секунду,

20,000 bits per second.

20,000 біт за секунду.

Not usable for a YouTube video.

Для відео з YouTube таке не годиться.

What we have done

Що зробили ми?

is we have developed a technology

Ми розробили технологію,

with which we can furthermore

яка замінить пульт

replace the remote control of our light bulb.

дистанційного управління лампою.

We transmit with our technology,

Наша технологія дає змогу передавати

not only a single data stream,

не один-єдиний потік даних,

we transmit thousands of data streams

а тисячі потоків даних

in parallel,

паралельно,

at even higher speeds.

ще швидше.

And the technology we have developed --

Наша технологія

it's called SIM OFDM.

має назву SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

Це просторова модуляція --

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

я не буду вдаватися у технічні деталі.

but this is how we enabled

Але таким способом ми домоглися,

that light source

щоб джерело світла

to transmit data.

передавало дані.

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

Ви скажете: "Справді класно --

a slide created in 10 minutes."

слайд створено за 10 хвилин".

But not only that.

Але це ще не все.

What we've done

Окрім того,

is we have also developed a demonstrator.

ми розробили демонстраційний пристрій.

And I'm showing for the first time in public

Зараз я уперше привселюдно покажу

this visible light demonstrator.

цей демонстраційний пристрій видимого світла.

And what we have here

Що ми маємо?

is no ordinary desk lamp.

Це не звичайна настільна лампа.

We fit in an LED light bulb,

Ми вкрутили в неї світлодіодну лампу

worth three U.S. dollars,

за три долари

put in our signal processing technology.

і встановили нашу технологію обробки сигналу.

And then what we have here is a little hole.

Ось тут знаходиться невеличкий отвір.

And the light goes through that hole.

Світло проходить крізь цей отвір.

There's a receiver.

Тут розташований приймач.

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

Приймач перетворює малі, незначні зміни амплітуди,

that we create there

які ми створюємо,

into an electrical signal.

в електричний сигнал.

And that signal is then converted back

А згодом цей сигнал перетворюється назад

to a high-speed data stream.

у високошвидкісний потік даних.

In the future we hope

Ми сподіваємося, що згодом

that we can integrate this little hole

зможемо вбудувати цей маленький отвір

into these smart phones.

у ці смартфони.

And not only integrate a photo detector here,

І не тільки вбудувати сюди фотодетектор,

but maybe use the camera inside.

а й, можливо, використати вбудовану камеру телефона.

So what happens

Що ж трапиться,

when I switch on that light?

коли я увімкну світло?

As you would expect,

Нічого особливого,

it's a light, a desk lamp.

це світло від настільної лампи.

Put your book beneath it and you can read.

Сюди можна покласти книжку і читати.

It's illuminating the space.

Лампа освітлює простір.

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

Водночас, на екрані з'явився відеозапис.

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

Це відео -- високоякісне відео HD --

that is transmitted through that light beam.

передається через цей промінь світла.

You're critical.

Ви зміряєте мене критичним оком.

You think, "Ha, ha, ha.

І подумаєте: "Ха-ха-ха.

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

Цей мудрагель показує нам свої фокуси".

But let me do this.

Але дайте мені їх показати.

(Applause)

(Оплески)

Once again.

Ще раз.

Still don't believe?

Усе ще не вірите?

It is this light

Саме це світло

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

передає це високоякісне відео в розгалуженому потоці.

And if you look at the light,

Подивіться на світло --

it is illuminating as you would expect.

воно таке ж, як і завжди.

You don't notice with your human eye.

Голим оком ви нічого не помітите.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Ви не побачите невловних змін у амплітуді,

that we impress onto this light bulb.

які ми впровадили у цій лампі.

It's serving the purpose of illumination,

Вона працює за своїм призначенням -- освітлює,

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

і, водночас, передає дані.

And you see,

Як бачите,

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

навіть світло зі стелі падає сюди на приймач.

It can ignore that constant light,

Але приймач ігнорує постійне світло,

because all the receiver's interested in

бо його цікавлять тільки

are subtle changes.

непомітні зміни.

You also have a critical question now, and

Тепер мене чекає ще одне критичне запитання:

you say, "Okay,

"Гаразд,

do I have to have the light on all the time

чи лампа мусить бути увімкнена увесь час,

to have this working?"

щоб усе працювало?"

And the answer is yes.

Так.

But, you can dim down the light

Але світло можна зробити менш яскравим,

to a level that it appears to be off.

до рівня, коли здається, що лампа вимкнена.

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

Передача даних не припиниться -- справді.

So I've mentioned to you the four challenges.

Отож, я вже розповів про чотири проблеми.

Capacity:

Пропускна здатність.

We have 10,000 times more spectrum,

Тут у 10,000 разів більший спектр

10,000 times more LEDs

і у 10,000 разів більше

installed already in the infrastructure there.

уже встановлених світлодіодів.

You would agree with me, hopefully,

Сподіваюся, ви погодитеся,

there's no issue of capacity anymore.

що проблеми з пропускною здатністю більше не існує.

Efficiency:

Ефективність.

This is data through illumination --

Ідеться про передачу даних через освітлення --

it's first of all an illumination device.

це, в першу чергу, освітлювальний пристрій.

And if you do the energy budget,

Хто складає кошторис на електроенергію,

the data transmission comes for free --

той знає, що передача даних -- безкоштовна.

highly energy efficient.

Тому нова технологія надзвичайно енергоощадна.

I don't mention the high energy efficiency

Я вже не кажу про чималу енергоощадність

of these LED light bulbs.

цих світлодіодних ламп.

If the whole world would deploy them,

Якби їх використовував цілий світ,

you would save hundreds of power plants.

стали б непотрібними сотні електростанцій.

That's aside.

Це так, до слова.

And then I've mentioned the availability.

Далі я говорив про доступність.

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

Погодьтеся, що у лікарнях є світло.

You need to see what to do.

Треба ж бачити, що робиш.

You have lights in an aircraft.

У літаках теж є світло.

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

Світло є всюди.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Озирніться довкола. Усюди. Подивіться на свої смартфони.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Вони мають ліхтарик, світлодіодний ліхтарик.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Це потенційні джерела для високошвидкісної передачі даних.

And then there's security.

А тепер про безпеку.

You would agree with me

Погодьтеся,

that light doesn't penetrate through walls.

що світло не проникає крізь стіни.

So no one, if I have a light here,

Тому якщо я тут маю світло,

if I have secure data,

якщо я маю важливі дані,

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

то ніхто з іншого боку залу

would be able to read that data.

не прочитає ці дані крізь стіну.

And there's only data where there is light.

Дані є тільки там, де є світло.

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

Якщо я не хочу, щоб приймач отримував дані,

then what I could do,

що я зроблю?

turn it away.

Я поверну лампу вбік.

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

Тепер дані йдуть у цьому напрямі, а не в тому.

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

Зараз ми бачимо, куди йдуть дані.

So for me,

Особисто я

the applications of it,

не можу собі уявити,

to me, are beyond imagination at the moment.

де можна застосувати цю технологію.

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

Ми живемо у столітті чудових і розумних програмістів.

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

А тепер треба тільки визначити, де є світло,

there is a potential way to transmit data.

щоб передати дані.

But I can give you a few examples.

Все ж, я наведу кілька прикладів застосування нової технології.

Well you may see the impact already now.

Уже сьогодні можна побачити її на ділі.

This is a remote operated vehicle

Це дистанційно керований апарат

beneath the ocean.

на дні океану.

And they use light to illuminate space down there.

Він освітлює простір під собою.

And this light can be used to transmit wireless data

Це світло можна використати для бездротової передачі даних,

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

якими апарати обмінюються між собою.

Intrinsically safe environments

В іскробезпечному середовищі,

like this petrochemical plant --

наприклад, на цьому нафтохімічному заводі,

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

заборонено використовувати радіочастоти, бо вони можуть викликати розряд на антені.

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

Але щодо світла немає жодних застережень -- там багато світла.

In hospitals,

Наша технологія підходить для лікарень,

for new medical instruments;

нових медичних інструментів,

in streets for traffic control.

регулювання вуличного руху.

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

Автомобілі мають світлодіодні фари та габарити,

and cars can communicate with each other

і тому можуть налагодити зв'язок між собою,

and prevent accidents

і запобігати аваріям

in the way that they exchange information.

завдяки обміну інформацією.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Світлофори сполучаються з автомобілем і так далі.

And then you have these millions of street lamps

А ще є мільйони вуличних ліхтарів

deployed around the world.

по всьому світу.

And every street lamp could be a free access point.

І кожен вуличний ліхтар може стати безкоштовною точкою доступу.

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

Ми називаємо це Li-Fi - "світлова точність"

light-fidelity.

за аналогією до Wi-Fi - "бездротова точність".

And then we have these aircraft cabins.

А ще салони літаків.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

У салонах літаків -- сотні ламп,

and each of these lights

і кожна з них

could be a potential transmitter of wireless data.

могла би займатися бездротовою передачею даних.

So you could enjoy your most favorite TED video

Так ви могли б насолоджуватися улюбленим відео з TED

on your long flight back home.

під час довгого перельоту додому.

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

Життя онлайн. Я думаю, що воно можливе.

So, all we would need to do

Потрібно тільки

is to fit a small microchip

встановити маленький мікрочіп

to every potential illumination device.

у кожен освітлювальний пристрій.

And this would then combine

Таким чином, ми поєднаємо

two basic functionalities:

дві основні функції:

illumination and wireless data transmission.

освітлення і бездротову передачу даних.

And it's this symbiosis that I personally believe

Я гадаю, що цей симбіоз

could solve the four essential problems

подолає чотири істотні недоліки

that face us in wireless communication these days.

сучасного бездротового зв'язку.

And in the future,

У майбутньому

you would not only have 14 billion light bulbs,

ми би мали не лише 14 мільярдів ламп,

you may have 14 billion Li-Fis

а 14 мільярдів точок Li-Fi.

deployed worldwide --

Усюди --

for a cleaner, a greener,

заради чистішого, екологічнішого

and even a brighter future.

і навіть яскравішого майбутнього.

Thank you.

Дякую.

(Applause)

(Оплески)