TED日本語 - ハラルド・ハース: 無線インターネット通信の画期的な新手法

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TED Talks(英語 日本語字幕付き動画)

TED日本語 - ハラルド・ハース: 無線インターネット通信の画期的な新手法

TED Talks

無線インターネット通信の画期的な新手法
Forget Wi-Fi. Meet the new Li-Fi Internet
ハラルド・ハース
Harald Haas

内容

今ある技術を用いて、インフラが整っていない地域に住む40億人以上の人々がインターネットを使えたら?ハラルド・ハースらの研究チームは、簡単に入手できるLEDと太陽電池を使った、光によるデータ通信の新技術を発明しました。これはデジタル・デバイドを解消する鍵となることでしょう。未来のインターネットの様子をご覧ください。

Script

I would like to demonstrate for the first time in public that it is possible to transmit a video from a standard off-the-shelf LED lamp to a solar cell with a laptop acting as a receiver. There is no Wi-Fi involved, it's just light.

And you may wonder, what's the point? And the point is this: There will be a massive extension of the Internet to close the digital divide, and also to allow for what we call "The Internet of Things" -- tens of billions of devices connected to the Internet.

In my view, such an extension of the Internet can only work if it's almost energy-neutral. This means we need to use existing infrastructure as much as possible. And this is where the solar cell and the LED come in.

I demonstrated for the first time, at TED in 2011, Li-Fi, or Light Fidelity. Li-Fi uses off-the-shelf LEDs to transmit data incredibly fast, and also in a safe and secure manner. Data is transported by the light, encoded in subtle changes of the brightness. If we look around, we have many LEDs around us, so there's a rich infrastructure of Li-Fi transmitters around us. But so far, we have been using special devices -- small photo detectors, to receive the information encoded in the data. I wanted to find a way to also use existing infrastructure to receive data from our Li-Fi lights. And this is why I have been looking into solar cells and solar panels.

A solar cell absorbs light and converts it into electrical energy. This is why we can use a solar cell to charge our mobile phone. But now we need to remember that the data is encoded in subtle changes of the brightness of the LED, so if the incoming light fluctuates, so does the energy harvested from the solar cell. This means we have a principal mechanism in place to receive information from the light and by the solar cell, because the fluctuations of the energy harvested correspond to the data transmitted.

Of course the question is: can we receive very fast and subtle changes of the brightness, such as the ones transmitted by our LED lights? And the answer to that is yes, we can. We have shown in the lab that we can receive up to 50 megabytes per second from a standard, off-the-shelf solar cell. And this is faster than most broadband connections these days.

Now let me show you in practice. In this box is a standard, off-the-shelf LED lamp. This is a standard, off-the-shelf solar cell; it is connected to the laptop. And also we have an instrument here to visualize the energy we harvest from the solar cell. And this instrument shows something at the moment. This is because the solar cell already harvests light from the ambient light.

Now what I would like to do first is switch on the light, and I'll simply, only switch on the light, for a moment, and what you'll notice is that the instrument jumps to the right. So the solar cell, for a moment, is harvesting energy from this artificial light source. If I turn it off, we see it drops. I turn it on ... So we harvest energy with the solar cell.

But next I would like to activate the streaming of the video. And I've done this by pressing this button. So now this LED lamp here is streaming a video by changing the brightness of the LED in a very subtle way, and in a way that you can't recognize with your eye, because the changes are too fast to recognize. But in order to prove the point, I can block the light of the solar cell. So first you notice the energy harvesting drops and the video stops as well. If I remove the blockage, the video will restart.

(Applause)

And I can repeat that. So we stop the transmission of the video and energy harvesting stops as well. So that is to show that the solar cell acts as a receiver.

But now imagine that this LED lamp is a street light, and there's fog. And so I want to simulate fog, and that's why I brought a handkerchief with me.

(Laughter)

And let me put the handkerchief over the solar cell. First you notice the energy harvested drops, as expected, but now the video still continues. This means, despite the blockage, there's sufficient light coming through the handkerchief to the solar cell, so that the solar cell is able to decode and stream that information, in this case, a high-definition video.

What's really important here is that a solar cell has become a receiver for high-speed wireless signals encoded in light, while it maintains its primary function as an energy-harvesting device. That's why it is possible to use existing solar cells on the roof of a hut to act as a broadband receiver from a laser station on a close by hill, or indeed, lamp post.

And It really doesn't matter where the beam hits the solar cell. And the same is true for translucent solar cells integrated into windows, solar cells integrated into street furniture, or indeed, solar cells integrated into these billions of devices that will form the Internet of Things. Because simply, we don't want to charge these devices regularly, or worse, replace the batteries every few months.

As I said to you, this is the first time I've shown this in public. It's very much a lab demonstration, a prototype. But my team and I are confident that we can take this to market within the next two to three years. And we hope we will be able to contribute to closing the digital divide, and also contribute to connecting all these billions of devices to the Internet. And all of this without causing a massive explosion of energy consumption -- because of the solar cells, quite the opposite.

Thank you.

(Applause)

公の場での初公開となりますが 簡単に入手できる標準的なLEDから パソコンに接続された太陽電池へと 動画を送信できるシステムを ご紹介したいと思います Wi-Fi技術を用いず 光だけによる通信です

それってどういうこと? と思われるかもしれません 要点はこうです インターネット技術を広く普及させ デジタルデバイドをなくし しかも「モノのインターネット(IoT)」 つまり 何百億もの機器への インタネット接続を広めようというものです

私の考えでは このようなインターネットの拡大は エネルギー中立でなければ 成り立ちません つまり 既存のインフラを 最大限に活用することです ここに太陽電池とLEDの 活用の場が見出されます

2011年のTEDの場で 初めてお見せしたのが Li-Fi つまり高性能光通信技術です Li-Fiは簡単に入手できるLEDを使い 驚異的な速度のデータ通信を 安全かつ確実に行うことができます データは明るさの微妙な変化として コード化することによって 光によって伝えられます 周りを見渡してみると 多くのLEDがありますが これはLi-Fi通信の インフラが豊富にあることを意味します 今までは コード化された信号を 受信するのに 特別な装置である 小型の光受信機を 使ってきました Li-Fiの光信号を受信するのに 既存のインフラを利用したいと 私は考えました そこで 太陽電池やソーラーパネルに 注目したわけです

太陽電池は光を吸収し 電気エネルギーへと変換します こうやって太陽電池で 携帯電話の充電ができます さて データはLEDの明るさの 微妙な変化としてコード化されるので 入射した光がわずかに変化すると 太陽電池で生成されたエネルギーも 微妙に変化します 太陽電池を用いて 光に組み込まれたデータを受信する 基本的な仕組みが あるということです 生成されたエネルギーの変動が 送信されたデータに 関連付けられているということです

問題は LEDで送信されたような 極めて速く かつ微妙な光の変動を 検知することが出来るのかということです 答えはイエス 可能です 実験室において 標準的かつ簡単に手に入る太陽電池を用いて 毎秒50メガビットのデータが受信できました これは今どきのほとんどの ブロードバンド通信よりも速い速度です

実際にお見せしましょう この箱には標準的で簡単に手に入る LEDランプが入っています これが標準的で簡単に入手可能な 太陽電池で ラップトップコンピュータに接続されています また太陽電池で生成されたエネルギーを 可視化する装置もあります この装置は今も何らかの入力が あることを示しています 太陽電池が周囲の光をひろって エネルギーを生み出しているからです

では はじめに ランプのスイッチを入れてみましょう しばらくの間 スイッチを入れてみるだけです 受信機の針が右に振れるのが ご覧になれますね 太陽電池は 人工的な光源から エネルギーを生成しています スイッチを切れば 針は元通り またスイッチを入れれば… 太陽電池でエネルギーを 生成することができました

次に動画を再生してみましょう 再生ボタンを押しました LEDランプは光の明るさを ほんの僅かに変化させることで 動画の信号を送っていますが 人間の目ではこれを検知することはできません 変化の速度があまりにも速いからです この仕組みで通信が行なわれていることを 証明するために 太陽電池の光をさえぎってみましょう するとエネルギーの生成が止まったことは すぐに分ります 動画の再生も止まりました 障害物を取り除くと 動画の再生も再開します

(拍手)

もう一度やってみましょう ビデオの再生もエネルギーの生成も 止まります これは太陽電池が受信機として 動作していることを示します

次にLEDランプを街路灯とし 霧がかっている場面を想像しましょう 霧をシミュレートするために ハンカチを持参しました

(笑)

ハンカチで太陽電池を覆うと ご覧の通り エネルギーは低下します 思ったとおりです しかし動画は止まることなく 再生しています つまり 覆いがあっても 十分な光がハンカチを透過して 太陽電池に届き 太陽電池は情報を読み取って 動画を ― この場合 HD動画を再生できます

大事な点は 太陽電池が エネルギーを作りだすという 基本的な機能を果たしながら 光に埋め込まれた信号による 高速無線通信の受信器となっていることです ですから 小屋の屋根に設置されている 太陽電池を 近くの丘にあるレーザー基地 ― 実際には街路灯からの信号を受け取る ブロードバンド受信機として使うことができます

太陽電池の種類は問いません 窓に埋め込まれた 透明な太陽電池でも構いませんし 街角にある器具に取り付けられた 太陽電池でもよく IoT をなす何十億もある このような装置に取り付けられた 太陽電池でもいいのです 端的に言えば このような装置を 定期的に充電するのは面倒ですし 電池を数か月ごとに交換することは もっと面倒です

先に申し上げたように これを公開するのは 今回が初めてです まだ実験室での試みで プロトタイプですが 我々のチームはきっと2~3年以内に 市場に出すことができると考えています デジタルデバイドを無くし 何十億もの装置の インターネット接続に 役立てることができたらと 願っています しかもエネルギー消費の 爆発的増加させることもありません 逆の効果をもった太陽電池のおかげです

有難うございました

(拍手)

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品詞分類

  • 主語
  • 動詞
  • 助動詞
  • 準動詞
  • 関係詞等

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