เหตุผลหนึ่งที่ผมยกหัวข้อไฟเบอร์ออพติกขึ้นมาพูดก็คือ ประวัติศาสตร์สำคัญของมันเกิดขึ้นในช่วงชีวิตการทำงานด้านวิทยาศาสตร์ของผมเอง ผมจึงสามารถเล่าให้คุณฟังได้ว่าหัวข้อนี้เป็นอย่างไรในสายตาของผมตอนที่มันกำลังเกิดขึ้น ดังนั้นมันจึงเป็นตัวอย่างของสไตล์ที่ผมใช้เมื่อต้องเผชิญกับสาขาใหม่ที่กำลังพัฒนาและมีศักยภาพสูง แน่นอนว่าสาขาไฟเบอร์ออพติกก็มีความสำคัญในตัวของมันเองเช่นกัน สุดท้ายนี้ มันเป็นหัวข้อที่คุณจะต้องจัดการเมื่อมันพัฒนาต่อไปในช่วงชีวิตของคุณ
เมื่อผมได้ยินครั้งแรกเกี่ยวกับการสัมมนาเรื่อง fiber optics ที่ Bell Telephone Laboratories ผมคิดว่าควรจะเข้าร่วมหรือไม่—เพราะว่าเราก็ต้องทำงานของตัวเอง ไม่ใช่ใช้เวลาทั้งหมดไปกับการฟังบรรยาย ประการแรก ผมคิดว่าความถี่แสงนั้นสูงกว่าความถี่ไฟฟ้าที่ใช้ในขณะนั้นมาก ดังนั้นไฟเบอร์ออพติกจึงมีแบนด์วิดธ์ที่สูงกว่ามาก—และแบนด์วิดธ์คืออัตราการส่งข้อมูลที่มีประสิทธิภาพ (บิตต่อวินาที) ซึ่งเป็นหัวใจสำคัญของบริษัทโทรศัพท์ซึ่งเป็นนายจ้างของผมในตอนนั้น ประการที่สอง ผมนึกขึ้นได้ว่า Alexander Graham Bell เคยส่งสัญญาณโทรศัพท์ผ่านลำแสงมาก่อน—แต่เขาก็เป็นคนชอบประดิษฐ์ gadgets มาตลอดชีวิต ดังนั้นมันจึงทำได้และเคยทำมานานแล้ว ประการที่สาม ผมก็รู้เกี่ยวกับการสะท้อนภายในเมื่อเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงกว่าไปยังตัวกลางที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า—คุณเห็นได้ในน้ำนิ่งเมื่อมองจากด้านล่าง ซึ่งมีมุมที่สะท้อนแสงกลับลงไปในน้ำอย่างสมบูรณ์ Figure 21.1 ดังนั้นผมจึงเข้าใจพอสมควรว่า optical fiber คืออะไร—มันเป็นแนวคิดใหม่ในตอนนั้น ผมมีประสบการณ์เพียงพอจากห้องปฏิบัติการในมหาวิทยาลัยเกี่ยวกับการดึงแก้วเป็นเส้นใยที่จะเข้าใจว่ามันง่ายแค่ไหน เนื่องจากผลของแรงตึงผิว ที่จะทำให้ได้เส้นใยกลมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางค่อนข้างสม่ำเสมอ รวมถึงบทบาทของแรงตึงผิวสำหรับแก้วเหลวในระดับหนึ่ง ดังนั้นผมจึงสละเวลาไปเรียนรู้เกี่ยวกับการพัฒนาใหม่ๆ ที่มีแนวโน้มนี้
Figure 21.1—การสะท้อนภายใน
ในช่วงต้นของการบรรยาย ผู้บรรยายพูดว่า "พระเจ้าทรงรักทราย พระองค์จึงสร้างมันขึ้นมามากมาย" ผมได้ยินในตัวผมเองว่าเรากำลังต้องทำเหมืองทองแดงที่มีเกรดต่ำลงอยู่แล้ว และคาดหวังได้เพียงว่าต้นทุนของทองแดงที่ดีจะเพิ่มสูงขึ้นเรื่อยๆ ตามกาลเวลา แต่วัตถุดิบสำหรับทำแก้วนั้นมีอยู่อย่างแพร่หลายและไม่น่าจะขาดแคลน
ไม่ว่าจะในงานบรรยายนั้นหรือหลังจากนั้นไม่นาน ผมได้ยินข้อสังเกตที่ว่า "ท่อร้อยสายโทรศัพท์ในแมนแฮตตันกำลังจะเต็ม และถ้าเมืองยังคงเติบโตอย่างที่ผ่านมา เราก็จะต้องวางท่อร้อยสายเพิ่มอีกมาก ซึ่งหมายถึงการขุดถนนและทางเท้า แต่ถ้าเราใช้เส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เราก็สามารถดึงสายทองแดงออกแล้วใส่เส้นใยแก้วเข้าไปแทนที่" สิ่งนี้บอกผมว่าเพียงเหตุผลเดียวเท่านั้น Bell Labs จะต้องทำทุกวิถีทางเพื่อพัฒนาเส้นใยแก้วอย่างรวดเร็ว มันจะเป็นแหล่งที่มาของปัญหาทางการคำนวณอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นผมจึงควรติดตามความก้าวหน้าอย่างใกล้ชิด
ก่อนหน้านั้นนาน เมื่อผมตัดสินใจจะอยู่ที่ Bell Labs และตระหนักถึงความขาดแคลนความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์เชิงปฏิบัติของผม ผมซื้อ Heathkits สองสามชุดมาประกอบเพื่อประสบการณ์ แม้ว่าผลลัพธ์ที่ได้ก็มีประโยชน์เช่นกัน ดังนั้นผมจึงรู้ถึงปริมาณการบัดกรีสายไฟที่ต้องทำ และทันทีที่ระบุจุดยากที่ต้องจับตามอง—ว่าพวกเขาจะต่อเส้นใยแก้วขนาดเส้นผมเหล่านี้เข้าด้วยกันอย่างไรและยังคงมีการส่งผ่านที่ดี คุณไม่สามารถเพียงแค่หลอมมันเข้าด้วยกันแล้วหวังว่าจะได้การส่งผ่านที่ดี
ทำไมถึงต้องใช้เส้นผ่านศูนย์กลางเล็กอย่างที่พวกเขาเสนอ? มันชัดเจนทันทีเมื่อคุณดูภาพว่าเส้นใยแก้วทำงานอย่างไร Figure 21.2 ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเท่าไหร่ เส้นใยก็ยิ่งสามารถโค้งงอได้มากขึ้นโดยไม่ให้แสงเล็ดลอดออกมา นั่นคือเหตุผลสำคัญสำหรับการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางลงเรื่อยๆ และไม่ใช่เรื่องต้นทุนวัสดุหรือน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นของเส้นใยที่มีขนาดใหญ่กว่า นอกจากนี้ สำหรับการส่งสัญญาณหลายรูปแบบ เส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าจะมีการบิดเบือนของสัญญาณน้อยกว่าเมื่อเดินทางในระยะทางที่กำหนด
Figure 21.2—Glass fiber (เส้นใยแก้ว)
ยังมีข้อได้เปรียบสำคัญอีกประการที่ผมตระหนักได้ในไม่ช้า เส้นใยมีประสิทธิภาพสูงมาก หมายความว่ามันสูญเสียโฟตอนน้อยมาก จนการ "ดัก" สายจะกลายเป็นเรื่องยาก—ไม่ใช่ว่าทำไม่ได้ แต่ยาก ประมาณช่วงเวลาเดียวกันนั้น ผมเริ่มตระหนัก (เนื่องจากการคำนวณบางอย่างที่ผมทำกับกลุ่มเคมี) ว่าไฟเบอร์ออพติกทนทานต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า—โดยเฉพาะ การระเบิดของระเบิดปรมาณูในชั้นบรรยากาศสูงหรือในสนามรบ หรือแม้แต่ฟ้าผ่า ใช่แล้ว เส้นใยจะได้รับเงินสนับสนุนจำนวนมากเพื่อการวิจัยเพิ่มเติมจากกองทัพ รวมถึงจาก Labs โดยตรง
ปัญหาที่เกิดขึ้นในไม่ช้า และผมก็คาดการณ์ไว้แล้ว คือปลอกหุ้มภายนอกที่ใส่บนเส้นใยขนาดเส้นผมอาจเปลี่ยนแปลงอัตราส่วนดัชนีหักเหเฉพาะที่และทำให้แสงบางส่วนรั่วไหลออกไป แน่นอนว่าการใส่พื้นผิวสะท้อนแสงบนเส้นใยจะแก้ปัญหาได้ ในไม่ช้าพวกเขาก็มีแนวคิดในการใส่ปลอกแก้วที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่าล้อมรอบแกนที่มีดัชนีหักเหสูงกว่า ในขนาดที่มนุษย์จัดการได้ง่าย แล้วจึงดึงรูปทรงที่ได้ออกมาเป็นเส้นใยบางมากตามที่ต้องการ
หลังจากนั้นนาน ผมได้ยินเกี่ยวกับไม่ใช่แค่ชั้นเดียว แต่เป็นการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหแบบค่อยเป็นค่อยไป (graded index) และจำได้ว่านี่คือสิ่งเดียวกับ strong focusing ที่ถูกพัฒนาขึ้นหลายปีก่อนสำหรับ cyclotrons การปรับระดับสามารถทำได้ทั้งด้วยกรรมวิธีทางเคมีหรือการฉายรังสี แทนที่จะมีการสะท้อนที่คมชัด คุณสามารถใช้การหักเหของรังสีกลับสู่ศูนย์กลางอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่อมันเคลื่อนออกจากกึ่งกลางของเส้นใย Figure 21.3 .
Figure 21.3—Fiber with a smoothly graded change in index of refraction (เส้นใยที่มีการเปลี่ยนแปลงดัชนีหักเหแบบค่อยเป็นค่อยไป)
ผมไม่ได้พยายามติดตามข้อโต้แย้งทั้งหมดเกี่ยวกับวิธี signaling แบบ multi-mode vs. single-mode—และแม้ว่าผมจะทำ simulation หลายครั้งผ่านคอมพิวเตอร์ให้กับทั้งสองฝ่ายในการถกเถียง ผมก็ค่อนข้างสนับสนุน single mode ด้วยเหตุผลเดียวกับที่เราสนับสนุน binary ต่อต้านระบบเลขฐานใดๆ ที่สูงกว่าในคอมพิวเตอร์ มันเป็นรายละเอียดทางเทคนิคอยู่แล้ว รวมถึงรายละเอียดของ detectors และ emitters และไม่ใช่คุณสมบัติพื้นฐานของการส่งสัญญาณด้วยแสง
ระหว่างทางผมคอยเฝ้าดูอยู่เสมอว่าพวกเขาจะต่อเส้นใยกันอย่างไร เมื่อเวลาผ่านไปก็มีวิธีการที่ชาญฉลาดหลายวิธีถูกเสนอและทดสอบ และจำนวนทางเลือกที่มากมายนั้นทำให้ผมตัดสินใจว่า น่าจะ คุณลักษณะที่ดึงดูดความสนใจของผมเป็นอันดับแรกนั้นจะจัดการได้ค่อนข้างง่าย—อย่างน้อยปัญหานี้คงไม่ร้ายแรงถึงขั้นเสียหายในภาคสนาม ซึ่งต้องทำโดยช่างเทคนิค ไม่ใช่ในห้องปฏิบัติการที่ทำโดยผู้เชี่ยวชาญภายใต้สภาวะควบคุม ผมรู้ดีถึงความแตกต่างจากการดูโครงการต่างๆ (ส่วนใหญ่ในบริษัทอื่น) ที่ล้มเหลวเพราะข้อเท็จจริงที่น่าเศร้าที่ว่าสิ่งที่ทำได้อย่างน่าเชื่อถือในห้องปฏิบัติการโดยผู้เชี่ยวชาญนั้นไม่เหมือนกับสิ่งที่ทำได้ในภาคสนามโดยช่างเทคนิคที่รีบเร่งและมักทำงานภายใต้สภาวะที่ย่ำแย่อย่างน้อยที่สุด
เท่าที่จำได้ พวกเขาทดสอบไฟเบอร์ออพติกภาคสนามเป็นครั้งแรกโดยเชื่อมต่อสำนักงานกลางสองแห่งในแอตแลนตา จอร์เจีย มันประสบความสำเร็จ (การทดลองใช้เวลาหลายปีจึงเสร็จสมบูรณ์) ยิ่งไปกว่านั้น คนนอกวงการจากธุรกิจแก้วเริ่มผลิตแก้วที่ใสอย่างน่าทึ่งที่ความถี่ที่เราต้องการ—หมายถึงความถี่ที่เรามีเลเซอร์ที่เชื่อถือได้ พวกเขาบอกว่าถ้าน้ำในมหาสมุทรใสเท่าแก้วบางชนิด คุณจะมองเห็นก้นมหาสมุทรแปซิฟิกได้!
ในไม่ช้าผมสังเกตเห็นว่าในสายเคเบิลไฟเบอร์ เรากำลัง (1) ตรวจสอบสัญญาณแสง (2) แปลงเป็นรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ (3) ขยายสัญญาณ และ (4) แปลงกลับเป็นรูปแบบแสง มันยากที่จะจินตนาการถึงการออกแบบระบบที่แย่กว่านี้ ดังนั้นจึงชัดเจนทันทีสำหรับผมว่า Labs และอีกหลายแห่งจะต้องทำงานอย่างหนักกับ optical amplification การเฝ้าดูจากระยะไกล ทำให้เห็นได้ชัดว่ามีตัวเลือกหลายตัวสำหรับ optical amplifiers ดังนั้น น่าจะ มีหนึ่งตัวหรือมากกว่าที่จะกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในภาคสนาม ข้อดีอย่างหนึ่งของ solitons คือพวกมันสามารถขยายสัญญาณได้โดยไม่เปลี่ยนรูปทรง (ซึ่งไม่เสื่อมคุณภาพเมื่อเดินทางไปตามเส้นใย) ในขณะที่ pulses ถูก regenerate (ซึ่งเป็นการเปลี่ยนรูปทรงใหม่และดูเหมือนเป็นการดำเนินการที่ซับซ้อนกว่าการขยายสัญญาณธรรมดาเล็กน้อย)
ทุกส่วนที่ใช้งานได้จริงดูเหมือนจะประกอบเข้าด้วยกันได้ดีอย่างน่าทึ่ง และอย่างที่คุณรู้ ตอนนี้เราใช้ไฟเบอร์ออพติกอย่างแพร่หลาย ผมได้เล่าให้คุณฟังเท่าที่จะทำได้ว่าผมเข้าใกล้เทคโนโลยีใหม่อย่างไร สิ่งที่ผมมองหา สิ่งที่ผมเฝ้าดู สิ่งที่ผมไม่สน สิ่งที่ผมติดตาม และสิ่งที่ผมครุ่นคิด ผมไม่มีความปรารถนาที่จะเป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้ ผมมีงานยุ่งอยู่กับคอมพิวเตอร์และการพัฒนาอย่างรวดเร็วของมัน ทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ รวมถึงขอบเขตการใช้งานที่ขยายตัวขึ้น ทุกสาขาใหม่ที่เกิดขึ้นในอนาคตของคุณจะนำเสนอคำถามที่คล้ายกัน และคุณจะตอบคำถามเหล่านั้นด้วยการกระทำของคุณในภายหลัง
การประยุกต์ใช้ไฟเบอร์ออพติกในปัจจุบันนั้นกว้างขวางมาก ผมตระหนักมานานแล้วว่าเมื่อเวลาผ่านไป ธุรกิจดาวเทียมกำลังเจอปัญหา ดาวเทียมสื่อสารแบบอยู่กับที่ต้องจอดอยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร ไม่มีที่อื่นให้จอด หลายประเทศตามแนวเส้นศูนย์สูตรได้อ้างมาตั้งแต่แรกเริ่มว่าเรากำลังบุกรุกน่านฟ้าของพวกเขาและควรจ่ายค่าชดใช้ จนถึงตอนนี้พวกเขายังไม่สามารถบังคับใช้ข้อเรียกร้องของตนได้ เนื่องจากประเทศที่พัฒนาแล้วยังคงใช้พื้นที่นั้นต่อไปโดยไม่จ่ายเงิน ผมปล่อยให้คุณตัดสินความถูกต้องของสถานการณ์: (1) การเพิกเฉยต่อข้อเรียกร้องของพวกเขาอย่างโจ่งแจ้ง (2) พวกเขามีจุดที่ถูกต้องหรือไม่ และ (3) เพราะพวกเขาไม่สามารถใช้มันได้ ตอนนี้คนอื่นๆ ทั้งหมดต้องรอจนกว่าพวกเขาจะใช้ได้—ถ้าทำได้เลย! มันไม่ใช่คำถามเล็กน้อยของความสัมพันธ์ระหว่างประเทศ และมีข้อดีบางประการในทุกฝ่าย
ดาวเทียมปัจจุบันจอดอยู่ทุกๆ 4° หรือประมาณนั้น และในขณะที่เราสามารถจอดให้ชิดกันมากขึ้น เช่น 2° เราจะต้องใช้จานส่งสัญญาณที่แม่นยำมากขึ้น (เส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น?) บนโลกเพื่อส่งสัญญาณขึ้นไปโดยไม่ให้สัญญาณหนึ่งรบกวนดาวเทียมข้างเคียง ในระดับหนึ่งเราสามารถขยายแบนด์วิดธ์ของการส่งสัญญาณและเพิ่มปริมาณการจราจรที่พวกเขารับได้ชั่วคราว แต่มีข้อจำกัดเนื่องจากชั้นบรรยากาศที่สัญญาณต้องผ่าน ในทางกลับกัน ไฟเบอร์ออพติกสามารถวางบนโลกด้วยความหนาแน่นเท่าใดก็ได้ สายเคเบิลของเส้นใยสามารถผลิตได้ง่าย และแบนด์วิดธ์ทั้งหมดที่เป็นไปได้นั้นเกินจินตนาการ การใช้ดาวเทียมหมายถึงการ กระจายสัญญาณ (broadcasting) —สายเคเบิลให้ระดับของ ความเป็นส่วนตัว (privacy) และความสามารถในการให้ผู้ใช้จ่ายเงินแทนการใช้งานฟรี ทั้งดาวเทียมและสายเคเบิลต่างมีข้อดีและข้อเสีย ปัจจุบันดาวเทียมมักถูกใช้เพื่อการสื่อสารส่วนตัวมากกว่าการกระจายสัญญาณ เมื่อเวลาผ่านไปคงจะมีการปรับเปลี่ยนเพื่อให้แต่ละอย่างถูกใช้ในวิธีที่ดีที่สุด
ตอนนี้เราอยู่ที่ไหนแล้ว? เราได้เห็นสายเคเบิลข้ามมหาสมุทรที่ใช้เส้นใยแทน waveguide แบบ coaxial ด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่ามากและแบนด์วิดธ์ที่สูงกว่ามาก ขณะนี้ (ปี 1993) เรากำลังโต้เถียงกันว่าจะใช้ระบบ signaling แบบ soliton ที่พัฒนาใหม่ล่าสุดหรือระบบ pulse แบบดั้งเดิมในการสื่อสารข้ามมหาสมุทรแปซิฟิกไปยังญี่ปุ่น ผมคิดว่ามันเป็นเรื่องของการพัฒนาทางวิศวกรรม—ในระยะยาวผมเชื่อว่า solitons จะเป็นวิธีที่โดดเด่น ไม่ใช่ pulses ผมแนะนำให้คุณเฝ้าดูว่ามีการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในเทคโนโลยีหรือไม่—แน่นอนว่าถ้าการส่งข้อมูลผ่าน solitons ชนะวิธีการส่งสัญญาณแบบ pulse ในปัจจุบัน สิ่งนี้น่าจะสร้างวิธีการวิเคราะห์สัญญาณแบบใหม่พื้นฐานในอนาคต และคุณควรติดตามมันถ้ามันเกิดขึ้น ไม่เช่นนั้นคุณก็เหมือนคนอื่นๆ อีกมากที่ถูกทิ้งไว้ข้างหลัง
ผมอ่านเจอว่าในกองทัพเรือ เช่นเดียวกับกองทัพอากาศและการบินพาณิชย์ที่เห็นได้ชัด น้ำหนักที่ลดลงหมายถึงการประหยัดครั้งใหญ่ ซึ่งสามารถนำไปใช้กับสิ่งอื่นได้ ในการเยี่ยมชมเรือบรรทุกเครื่องบิน Enterprise เมื่อประมาณ 14 ปีก่อน แม้ในตอนนั้นผมก็ตระหนักดีถึงแนวโน้มของเส้นใยแสง ผมมองที่ท่อร้อยสายไฟโดยเฉพาะและตัดสินว่าเส้นใยจะแทนที่สายไฟทั้งหมดเหล่านั้น ตราบเท่าที่มันเป็นสายสำหรับส่งข้อมูล สำหรับการกระจาย พลังงาน มันเป็นอีกเรื่องหนึ่งโดยสิ้นเชิง แต่แล้ว การกระจายพลังงานแบบรวมศูนย์จะยังคงเป็นวิธีหลักหรือไม่ หรือเนื่องจากสภาวะการรบ ระบบกระจายพลังงานแบบกระจายศูนย์บนเรือรบจะกลายเป็นวิธีที่ต้องการ? มันจะเข้ากันได้ดีกับระบบไฟเบอร์ออพติกที่มีความซ้ำซ้อนซึ่งจะถูกติดตั้งอย่างแน่นอนเพื่อความปลอดภัย และเรือรบก็ไม่แตกต่างจากตึกระฟ้าสำนักงานแบบเวิลด์เทรดมากนัก!
ปัจจุบันเรามีสายเคเบิลไฟเบอร์ออพติกที่หุ้มเกราะเพียงพอให้รถบรรทุกวิ่งทับได้อย่างปลอดภัย เส้นใยที่เบามากจนขีปนาวุธถูกยิงโดยมีเส้นใยที่คลายออกติดอยู่ตลอดการบิน—และนี่หมายถึงการสื่อสารสองทาง ทั้งเพื่อนำวิถีขีปนาวุธไปยังเป้าหมายและรับสัญญาณสิ่งที่ขีปนาวุธเห็นขณะบิน
การทำงานด้านคอมพิวเตอร์ ผมถามตัวเองตามธรรมชาติว่าสิ่งนี้จะส่งผลกระทบต่อการออกแบบคอมพิวเตอร์อย่างไรและอย่างไร คุณคงรู้ว่าตอนนี้ (ปี 1993) เรามักเชื่อมต่อหน่วยที่ใหญ่กว่าของคอมพิวเตอร์ด้วยไฟเบอร์ออพติก ดูเหมือนว่าเป็นเพียงเรื่องของเวลาก่อนที่ส่วนสำคัญของการเดินสายภายในจะเปลี่ยนเป็น optical ไม่สามารถสร้าง "motherboards" ที่เชื่อมต่อชิป integrated circuit ด้วยไฟเบอร์ออพติกได้หรือในที่สุด? มันดูไม่สมเหตุสมผลในยุคของวัสดุศาสตร์นี้ เทคโนโลยีไฟเบอร์ออพติกจะลงมาถึงระดับชิปเร็วแค่ไหน? ท้ายที่สุดแล้ว แบนด์วิดธ์ของแสงหมายถึงอัตราพัลส์ที่สูงกว่า! เราจะไม่สามารถสร้าง optical chips และมีแหล่งกำเนิดแสงทั่วไปตกกระทบ photocell บนชิป (เหมือนเครื่องคิดเลขพกพาบางรุ่น) เพื่อจ่ายพลังงานให้ชิป และหลีกเลี่ยงการเดินสายจ่ายไฟทั้งหมดไปยังชิปได้หรือ ( Figure 21.4 )?
Figure 21.4—Photo cell providing power to a chip (โฟโตเซลล์จ่ายพลังงานให้ชิป)
Figure 21.5—Light beams passing through each other (ลำแสงผ่านกันและกัน)
เราสามารถแทนที่การเดินสายของชิปด้วยลำแสงได้หรือไม่? ลำแสงสามารถผ่านกันและกันได้โดยไม่รบกวน (ตราบใดที่ความเข้มไม่สูงเกินไป) ซึ่งเป็นมากกว่าที่คุณทำได้กับสายไฟ Figure 21.5 .
สิ่งนี้นำมาสู่การสวิตช์ (switching) สามารถสร้าง crossbar switches ให้เป็น optical แทนที่จะเป็น electronic ได้หรือไม่? Bell Telephone Laboratories และคนอื่นๆ จะต้องทำงานอย่างหนักกับเรื่องนี้ใช่หรือไม่? ถ้าพวกเขาสำเร็จ มันจะไม่เป็นจริงหรือที่ switching ซึ่งโดยดั้งเดิมเป็นหนึ่งในส่วนที่แพงที่สุดของคอมพิวเตอร์ จะกลายเป็นหนึ่งในส่วนที่ถูกที่สุด? ในตอนแรก memory เป็นส่วนที่แพงของคอมพิวเตอร์ แต่ด้วย magnetic cores และตอนนี้ด้วยการจัดเก็บแบบอิเล็กทรอนิกส์ในราคาที่ถูกอย่างเหลือเชื่อ การออกแบบและการใช้งานคอมพิวเตอร์ได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมีนัยสำคัญ ถ้าต้นทุน switching ลดลงอย่างมาก คุณจะ ออกแบบ คอมพิวเตอร์อย่างไร? การออกแบบพื้นฐานของ von Neumann จะอยู่รอดหรือไม่? การออกแบบคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสมกับโครงสร้างต้นทุนใหม่นี้จะเป็นอย่างไร? คุณสามารถลองอย่างที่ผมบอกไว้ข้างต้น เพื่อติดตามอย่างกระตือรือร้นโดยการคาดการณ์ทิศทางที่สิ่งต่างๆ และแนวคิดอาจไป แล้วคอยดูว่าจริงๆ แล้วเกิดอะไรขึ้น การคาดการณ์ของคุณหมายความว่าคุณพร้อมที่จะซึมซับสิ่งใหม่ๆ เมื่อมันเกิดขึ้นมากกว่าถ้าคุณนั่งเฉยๆ และเพียงแค่ตามกระแส "โชคเข้าข้างผู้ที่เตรียมพร้อม"
นั่นคือเหตุผลของการบรรยายนี้—เพื่อแสดงให้คุณเห็นว่ามีใครบางคนพยายามคาดการณ์และเตรียมพร้อมสำหรับการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในเทคโนโลยีที่จะส่งผลกระทบต่องานวิจัยและการทำงานของพวกเขา คุณไม่สามารถนำในทุกด้านในสังคมที่ใช้เทคโนโลยีขั้นสูงนี้ แต่คุณไม่จำเป็นต้องถูกทิ้งไว้ข้างหลังโดยทุกการพัฒนาใหม่—อย่างที่หลายคนเป็นในทางปฏิบัติ
ผมได้กล่าวซ้ำแล้วซ้ำเล่าในหนังสือเล่มนี้ หน้าที่ของผมในฐานะศาสตราจารย์คือการเพิ่มความน่าจะเป็นที่คุณจะเป็นผู้มีส่วนสำคัญต่อสังคมของเรา และผมนึกไม่ถึงวิธีที่ดีไปกว่าการสร้างนิสัยในการคาดการณ์สิ่งต่างๆ และนำมากกว่าการตามเฉยๆ ดูเหมือนว่าผมต้องทำหน้าที่ของผมที่มีต่อคุณและต่อสถาบัน โดยการผลักดันให้พวกคุณมากที่สุดเท่าที่จะทำได้จากบทบาทเชิงรับไปสู่บทบาทเชิงรุกที่คาดการณ์ได้มากขึ้น
ในบทเรียนวันนี้ คุณจะเห็นว่าผมอ้างว่าไม่ได้มีส่วนสำคัญอะไร แต่อย่างน้อยผมก็พร้อมที่จะช่วยเหลือคนอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องอย่างลึกซึ้งกว่า โดยการจัดหาการคำนวณที่ถูกต้อง แทนที่จะเป็นการคำนวณที่คลาดเคลื่อนเล็กน้อยซึ่งมักเกิดขึ้น ผมเชื่อว่าผมมักให้บริการแบบนั้นที่ Bell Telephone Laboratories ตลอด 30 ปีที่ผมอยู่ที่นั่นก่อนเกษียณ ในด้านไฟเบอร์ออพติก ผมได้เล่ารายละเอียดบางอย่างเกี่ยวกับสิ่งที่ผมทำและวิธีที่ผมทำ
ขอให้ผมเปลี่ยนมาพูดถึงการทำนายอนาคตอันใกล้ ค่อนข้างชัดเจนว่าในที่สุด "สายต่อ (drop lines)" จากถนนเข้าบ้าน (อาจจะฝังดิน แต่คงยังเรียก "drop lines"!) จะเป็นไฟเบอร์ออพติก เมื่อติดตั้งสายไฟเบอร์ออพติกแล้ว คุณก็จะสามารถเข้าถึงข้อมูลเกือบทั้งหมดที่คุณต้องการได้ รวมถึง TV และวิทยุ และอาจรวมถึงบทความหนังสือพิมพ์ที่คัดเลือกตามโปรไฟล์ความสนใจของคุณ (คุณจ่ายค่าพิมพ์ที่เกิดขึ้นในบ้านของคุณเอง) จะไม่จำเป็นต้องมีช่องข้อมูลแยกกันอีกต่อไป ที่ปลายทางของผู้ใช้จะมี digital filters หนึ่งตัวหรือมากกว่า คุณต้องการช่องไหน ไม่ว่าจะเป็นโทรศัพท์ วิทยุ หรือ TV สามารถเลือกได้เหมือนที่คุณทำอยู่ และช่องจะถูกกำหนดโดยตัวเลขที่ป้อนลงใน digital filter—ดังนั้น filter เดียวกันจึงใช้งานได้หลายวัตถุประสงค์ถ้าคุณต้องการ คุณจะต้องใช้ filter หนึ่งตัวต่อหนึ่งช่องที่คุณต้องการใช้พร้อมกัน (แม้ว่าอาจจะมี filter แบบ time-sharing ตัวเดียวก็ได้) และ filter แต่ละตัวจะมีดีไซน์มาตรฐานเดียวกัน หรืออีกทางหนึ่ง filters อาจมาพร้อมกับอุปกรณ์เฉพาะที่คุณซื้อ
แต่สิ่งนี้จะเกิดขึ้นจริงหรือไม่? เราจำเป็นต้องพิจารณาเงื่อนไขทางการเมือง เศรษฐกิจ และสังคม ก่อนที่จะบอกว่าสิ่งที่เป็นไปได้ทางเทคโนโลยีจะเกิดขึ้นจริงหรือไม่ รัฐบาลจะต้องการให้มีการกระจายข้อมูลมากมายขนาดนั้นอยู่ในมือของบริษัทเดียวหรือไม่? บริษัทเคเบิลปัจจุบันจะยินดีแบ่งปันกับบริษัทโทรศัพท์และอาจสูญเสียผลกำไรบางส่วน และแน่นอนว่าต้องอยู่ภายใต้กฎระเบียบของรัฐบาลมากขึ้นหรือไม่? แล้วที่จริงแล้ว เราซึ่งเป็นสังคมต้องการให้มันเกิดขึ้นหรือไม่?
หนึ่งในประเด็นที่เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าในหนังสือเล่มนี้คือ สิ่งที่เป็นไปได้ทางเทคนิค และแม้กระทั่งดีกว่าทางเศรษฐกิจ มักถูกจำกัดโดยเงื่อนไขทางกฎหมาย สังคม และเศรษฐกิจ เพียงเพราะมันทำได้ในทางเศรษฐกิจไม่ได้หมายความว่ามันควรจะทำ ถ้าคุณไม่เข้าใจประเด็นเหล่านี้อย่างมั่นคง ในฐานะผู้ทำนายสิ่งที่กำลังจะเกิดขึ้นในสาขาความเชี่ยวชาญของคุณ คุณจะทำนายผิดมากมายที่คุณจะต้องอธิบายเท่าที่จะทำได้เมื่อมันกลายเป็นว่าไม่ถูกต้อง