Rețeaua ascunsă ce face internetul posibil

Vezi lecția întreagă: https://ed.ted.com/lessons/the-hidden-network-that-makes-the-internet-possible-sajan-saini

În 2012, o echipă de cercetători a stabilit un nou record, transmițând un petabit de date, adică 10.000 de ore de video cu rezoluție mare, printr-un cablu de peste 50 de kilometri, într-o secundă. Acesta nu era un cablu obișnuit, ci o versiune îmbunătățită a fibrei optice, rețeaua ascunsă ce conectează planeta și face internetul posibil. Ce e fibra optică și cum funcționează? Sajan Saini explică această tehnologie vitală.

Lecție de Sajan Saini, regia Artrake Studio.

În 2012,

o echipă de cercetători japonezi
și olandezi a stabilit un nou record,

transmițând un petabit de date,

adică 10.000 de ore de video
cu rezoluție mare,

printr-un cablu de peste 50 de kilometri,
într-o secundă.

Acesta nu era un cablu obișnuit,

ci o versiune îmbunătățită
a fibrei optice,

rețeaua ascunsă ce conectează planeta

și face internetul posibil.

Timp de decenii,

comunicațiile pe distanțe mari
între orașe și țări

au fost datorate semnalelor electrice

transmise prin fire din cupru.

Această metodă era înceată și ineficientă,

deoarece limita viteza de transmitere
și pierdea energie sub formă de căldură.

Dar la sfârșitul secolului XX,

inginerii au realizat o metodă
mult mai bună.

În locul metalului,

sticla poate fi topită cu atenție
și transformată în fibre flexibile,

de sute de kilometri lungime
și nu mai groase decât un fir de păr.

Și în loc de electricitate,

aceste fire poartă pulsuri de lumină,
ce reprezintă datele digitale.

Dar cum e transportată lumina prin sticlă,
în loc să treacă prin ea?

Explicație e dată de fenomenul
numit reflexie totală.

De pe vremea lui Isaac Newton,

opticienii și oamenii de știință
au știut că lumina e refractată

când trece din aer
în materiale ca apa sau sticla.

Când o rază de lumină lovește suprafața
dintre sticlă și apă la un anumit unghi,

e refractată sau se îndoaie
când ajunge în aer.

Dar dacă raza lovește suprafața
la un unghi mai mic,

e refractată atât de mult
încât rămâne captivă,

reflectându-se în interiorul sticlei.

În condiții potrivite,

ceva în mod normal transparent la lumină,
poate în schimb să o ascundă.

În comparație cu electricitatea
și undele radio,

semnalele transmise prin fibră optică
se degradează puțin pe distanțe mari,

foarte puțină energie e risipită,

iar fibrele nu pot fi îndoite prea mult,

altfel lumina poate ieși.

Astăzi, o singură fibră optică poartă
mai multe lungimi de undă de lumină,

fiecare fiind un alt canal
de transmitere a datelor.

Iar un cablu de fibră optică
conține sute de astfel de fire.

Peste un milion de kilometri de cablu
traversează fundul oceanelor noastre

pentru a conecta continentele,

suficient pentru a înconjura ecuatorul
de aproape 30 de ori.

Folosind fibra optică,

distanța nu mai limitează
transmiterea de date,

ceea ce a permis internetului
să devină un computer planetar.

Din ce în ce mai mult,

internetul folosit pentru muncă
sau divertisment

se bazează pe o armată
de servere suprasolicitate,

aflate în centre de date gigantice
din toată lumea.

Acest lucru se numește cloud computing,

și conduce la două mari probleme:

căldură reziduală
și cerere de lățime de bandă.

Majoritatea traficului de pe internet
are loc în centrele de date,

unde mii de servere sunt conectate
prin cabluri electrice tradiționale.

Jumătate din energia consumată
de acestea e pierdută prin căldură.

În acest timp, cererea de lățime
de bandă e în creștere,

și semnalele de ordinul gigaherților
folosite în dispozitivele noastre

își ating limitele.

Pare că fibra optică a fost prea bună
pentru binele propriu,

alimentând așteptările foarte ambițioase
ale consumului de internet.

Dar o tehnologie asemănătoare,
fotonica integrată, a venit în ajutor.

Lumina poate fi ghidată
nu doar prin fibre optice,

dar și prin fibre de silicon
ultra subțiri.

Fibrele de silicon nu ghidează lumina
la fel de bine ca fibra optică.

Dar permit inginerilor să micșoreze

toate dispozitivele dintr-o rețea
de fibră optică de sute de kilometri

într-un mic cip fotonic
ce e integrat în servere

și convertește semnalele electrice
în semnale optice și invers.

Aceste cipuri permit înlocuirea
cablurilor electrice ineficiente

din centrele de date
cu fibre din silicon eficiente energetic.

Cipurile fotonice pot ajuta la depășirea
limitării lățimii de bandă wireless.

Cercetătorii lucrează să înlocuiască
frecvențele de ordinul gigaherților

cu cele de ordinul teraherților,

pentru a transmite date
de mii de ori mai rapid.

Dar acestea sunt semnale cu rază scurtă:

sunt absorbite de umiditatea din apă

sau sunt blocate de clădirile înalte.

Folosind cipuri ce convertesc
semnalul wireless în semnal optic,

distribuite în orașe,

semnalele cu o frecvență
de ordinul teraherților

pot fi transmise pe distanțe mari.

Pot face asta folosind
un intermediar de încredere,

fibra optică, și pot face conexiunile
wireless hiper rapide o realitate.

În toată istoria omenirii,

lumina ne-a permis să vedem
și ne-a dăruit căldură,

fiind un companion de încredere
în timp ce am explorat lumea fizică.

Acum transmitem date cu ajutorul ei
și o direcționăm

prin super autostrăzi de fibră optică,

cu foarte multe ieșiri realizate
cu ajutorul fotonicii integrate,

ce pot realizează împreună
o lume digitală mult mai extinsă.