หนึ่งในเหตุผลที่ผมหยิบหัวข้อ fiber optics (ไฟเบอร์ออปติกส์) มาพูดก็เพราะประวัติศาสตร์สำคัญของสาขานี้เกิดขึ้นในช่วงชีวิตทางวิทยาศาสตร์ของผมเอง ดังนั้นผมจึงสามารถเล่าให้คุณฟังได้ว่าตอนนั้นมันเป็นอย่างไร สิ่งนี้จึงเป็นตัวอย่างของวิธีที่ผมใช้เมื่อต้องเผชิญกับสาขาใหม่ที่กำลังพัฒนาและมีความสำคัญสูง แน่นอนว่า fiber optics เองก็มีความสำคัญในตัวของมันเอง และท้ายที่สุดแล้วนี่คือหัวข้อที่คุณจะต้องรับมือเมื่อต่อไปในชีวิตของคุณ
สรุป: When I first heard of a seminar on the topic of fiber optics at Bell Telephone Laboratories, I considered whether I should attend or not—after all, one must try to do one’s own work and not spend all one’s time in lectures. First, I reflected that optical frequencies were very much higher than the electrical ones in use at time, and hence the fiber optics would have much greater bandwidth—and bandwidth is the effective rate (bits per second) of transmission, and is the name of the game for the telephone company, my employers at the time. Second, I recalled that Alexander Graham Bell had once sent a telephone conversation over a light beam—but then he was a bit of a gadgeteer all his life. So it could be done, and had been done long ago. Third, I also knew about the internal reflections as you go from a higher-index medium to a lower-index medium—you see it in still water when viewed from below, where there are angles which totally reflect the light back down into the water, Figure 21.1. Hence I understood, in a fair way, what an optical fiber would be—they were a novel idea then. I certainly had enough experience in college labs with drawing glass into fibers to understand how easy it would be, due to the effects of surface tension, to make round fibers of a fairly uniform diameter, and to some extent the corresponding role of surface tension for liquid glass. Hence I took the time to go and learn about this promising new development.
Figure 21.1—การสะท้อนภายใน
ในช่วงต้นของการบรรยาย ผู้พูดกล่าวว่า “พระเจ้ารักทราย ดังนั้นพระองค์จึงสร้างมันไว้มากมาย” ซึ่งผมได้ยินแล้วคิดในใจว่าเรากำลังต้องเริ่มใช้เหมืองทองแดงคุณภาพต่ำมากขึ้น และคาดว่าราคาทองแดงคุณภาพดีจะเพิ่มขึ้นตามกาลเวลา แต่วัสดุสำหรับทำแก้วหาได้ทั่วไปและไม่น่าจะขาดแคลนง่าย ๆ
ไม่แน่ใจว่าจะได้ยินประโยคนี้ในงานบรรยายหรือตอนหลัง แต่ผมได้ยินข้อสังเกตว่า “ท่อร้อยสายโทรศัพท์ในแมนฮัตตันใกล้จะเต็มแล้ว และถ้าเมืองยังขยายตัวต่อไปอย่างที่เป็นมา เราจะต้องวางท่อเพิ่มขึ้นมาก ซึ่งหมายถึงการขุดถนนและทางเท้า แต่ถ้าเราใช้เส้นใยแก้วที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่า เราก็สามารถดึงสายทองแดงออกแล้วใส่เส้นใยแก้วแทนได้” ข้อสังเกตนี้บอกผมได้อย่างชัดเจนว่าเพราะเหตุผลนี้เพียงอย่างเดียว ห้องปฏิบัติการจะต้องพยายามทุกวิถีทางเพื่อพัฒนาเส้นใยแก้วอย่างรวดเร็ว เพราะมันจะกลายเป็นแหล่งของปัญหาการคำนวณที่ต้องแก้ไม่รู้จบ ดังนั้นผมจึงควรติดตามความคืบหน้าอย่างสม่ำเสมอ
ก่อนหน้านี้อีกมาก เมื่อผมตัดสินใจอยู่ต่อที่ห้องปฏิบัติการและรับรู้ว่าตัวเองยังขาดความรู้ด้านอิเล็กทรอนิกส์เชิงปฏิบัติ ผมจึงซื้อ Heathkits สองสามชุดมาประกอบเพื่อเก็บประสบการณ์ แม้ว่างานที่ได้ออกมาก็มีประโยชน์ด้วย ผมจึงรู้ดีว่ามีการบัดกรีสายมากมายเกิดขึ้น และผมก็จับจุดสำคัญได้ทันที—พวกเขาจะเชื่อมต่อ (splice) เส้นใยแก้วขนาดเล็กเท่าเส้นผมเหล่านี้อย่างไรให้การส่งสัญญาณยังดีอยู่? ไม่สามารถแค่ละลวมหรือเชื่อมเข้าด้วยกันแล้วคาดหวังว่าจะได้การส่งที่ดี
ทำไมต้องเสนอเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กขนาดนั้น? คำตอบชัดเจนเมื่อดูภาพการทำงานของเส้นใยแก้ว Figure 21.2 ยิ่งเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กเท่าไร เส้นใยก็ยิ่งโค้งงอได้มากขึ้นโดยไม่ให้แสงรั่วออกมา นั่นเป็นเหตุผลสำคัญหนึ่งที่ผลักดันให้เสนอเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กลงเรื่อย ๆ และไม่ได้มาจากต้นทุนของวัสดุหรือความหนักที่มากขึ้นของเส้นใยขนาดใหญ่ นอกจากนี้ สำหรับการส่งสัญญาณหลายรูปแบบ เส้นใยที่มีขนาดเล็กกว่าจะทำให้สัญญาณบิดเบือนน้อยลงเมื่อส่งในระยะที่กำหนด
สรุป:
Figure 21.2—Glass fiber
ผมตระหนักอีกประการหนึ่งว่ามีผลดีสำคัญอีกอย่าง เส้นใยมีประสิทธิภาพสูงมาก หมายความว่าเสียโฟตอน (photons) น้อยมาก ทำให้การจะ “ดักฟัง” สาย (tapping) เป็นเรื่องยาก—ไม่ใช่ว่าจะเป็นไปไม่ได้ แต่เป็นเรื่องยากมาก ประมาณเวลาเดียวกันผมก็ตระหนักว่า (จากการคำนวณบางอย่างที่ร่วมทำกับกลุ่มเคมี) fiber optics ทนต่อการรบกวนจากสนามแม่เหล็กไฟฟ้าได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อการระเบิดของระเบิดปรมาณูในชั้นบรรยากาศหรือในสนามรบ รวมทั้งฟ้าผ่า ใช่แล้ว เส้นใยจึงมีแนวโน้มจะได้รับการสนับสนุนงานวิจัยจำนวนมากจากกองทัพ รวมทั้งจากห้องปฏิบัติการโดยตรง
ปัญหาหนึ่งที่เกิดขึ้นและผมก็ได้คาดการณ์ไว้คือว่าปลอกหุ้มด้านนอกที่ใส่กับเส้นใยขนาดเล็กอาจเปลี่ยนอัตราส่วนของดัชนีหักเหในท้องถิ่นและทำให้แสงบางส่วนหลุดออกได้ แน่นอนว่าการทำผิวให้เป็นกระจกจะช่วยได้ พวกเขาจึงคิดจะใส่ปลอกแก้วที่มีดัชนีต่ำกว่าไว้รอบแกนที่มีดัชนีสูงกว่าในขนาดที่มนุษย์จัดการได้ ซึ่งทำได้ง่าย แล้วจึงดึงรูปทรงที่ได้ออกมาเป็นเส้นใยบาง ๆ ที่ต้องการ
ต่อมาผมได้ยินแนวคิดที่ว่าไม่ใช่มีเพียงชั้นเดียว แต่เป็นการเปลี่ยนดัชนีหักเหอย่างค่อยเป็นค่อยไป (smoothly graded change) และผมก็สังเกตว่านี่เป็นสิ่งเดียวกับแนวทาง strong focusing ที่ถูกพัฒนามาก่อนหน้านั้นสำหรับ cyclotrons การไล่ดัชนีสามารถทำได้ทั้งโดยการทำเคมีหรือการรักษาด้วยรังสี แทนที่จะให้เกิดการสะท้อนอย่างเฉียบพลัน เราสามารถใช้การโค้งงออย่างค่อยเป็นค่อยไปของรังสีให้กลับเข้าสู่ศูนย์กลางเมื่อมันเคลื่อนออกจากกลางของเส้นใย Figure 21.3
Figure 21.3—เส้นใยที่มีการเปลี่ยนดัชนีหักเหอย่างค่อยเป็นค่อยไป
สรุป: I did not try to follow all the arguments for the multi-mode vs. the single-mode methods of signaling—and while I did a number of simulations via computers for the two sides of the debate, I sort of backed the single mode on the same grounds that we had backed the binary against any higher-base number systems in computers. It is a technical detail anyway, including the details of detectors and emitters, and not a fundamental feature of the optical signaling.
ระหว่างทางผมก็คอยดูว่าจะมีวิธีเชื่อมเส้นใยอย่างไรเรื่อยมา เมื่อเวลาผ่านไปก็มีวิธีฉลาดๆ หลายวิธีถูกเสนอและทดสอบ และจำนวนทางเลือกที่มากมายทำให้ผมตัดสินใจว่า น่าจะ ปัญหาที่ดึงดูดความสนใจผมในตอนแรกจะถูกจัดการได้ค่อนข้างง่าย—อย่างน้อยปัญหานี้ไม่น่าจะกลายเป็นอุปสรรคถึงตายในการใช้งานภาคสนาม ที่ซึ่งงานต้องทำโดยช่างเทคนิค ไม่ใช่ในห้องแล็บที่ผู้เชี่ยวชาญสามารถทำภายใต้เงื่อนไขที่ควบคุมได้ ผมรู้ความแตกต่างนี้ดีจากการดูโครงการต่างๆ (ส่วนใหญ่ในบริษัทอื่น) ล้มเหลวเพราะข้อเท็จจริงอันน่าเบื่อหน่ายที่ว่าของที่ทำได้อย่างเชื่อถือได้ในแล็บโดยผู้เชี่ยวชาญ มักจะไม่เหมือนกับสิ่งที่ช่างเทคนิคในภาคสนามซึ่งมักรีบและทำงานภายใต้สภาพที่ไม่เอื้ออำนวยสามารถทำได้
ถ้าผมจำไม่ผิด การทดสอบภาคสนามครั้งแรกทำโดยเชื่อมต่อศูนย์กลางโทรศัพท์สองแห่งในแอตแลนตา รัฐจอร์เจีย มันประสบความสำเร็จ (การทดลองต้องใช้เวลาหลายปีจึงเสร็จ) ยิ่งไปกว่านั้น ผู้ผลิตแก้วภายนอกเริ่มทำแก้วที่ใสอย่างน่าอัศจรรย์ที่ความถี่ที่เราต้องการใช้ — หมายถึงความถี่ที่เรามีเลเซอร์ที่เชื่อถือได้ พวกเขาบอกว่าถ้าน้ำทะเลใสเท่าบางแก้วเหล่านั้น คุณอาจมองเห็นพื้นมหาสมุทรแปซิฟิกได้เลย!
ผมสังเกตได้เร็วว่าในสายไฟเบอร์เราทำ (1) ตรวจจับสัญญาณเชิงแสง (detecting), (2) แปลงเป็นรูปแบบอิเล็กทรอนิกส์ (converting), (3) ขยายสัญญาณ (amplifying), และ (4) แปลงกลับเป็นเชิงแสง การออกแบบระบบแบบนี้ยากที่จะคิดให้แย่กว่านี้ ดังนั้นผมจึงเห็นได้ชัดว่าที่ห้องปฏิบัติการและที่อื่น ๆ จะต้องทำงานอย่างเข้มข้นด้าน optical amplification เมื่อดูจากระยะไกลก็ปรากฏว่ามีผู้เสนอทางเลือกหลายอย่างสำหรับ optical amplifiers และดังนั้น น่าจะ หนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งวิธีจะกลายเป็นอุปกรณ์มาตรฐานในภาคสนาม หนึ่งในข้อดีของ solitons (โซลิตอน) คือมันสามารถถูกขยายโดยไม่เปลี่ยนรูปร่าง (จึงไม่เสื่อมสภาพเมื่อเดินทางตามเส้นใย) ขณะที่พัลส์จะต้องถูก regenerate (สร้างรูปใหม่) ซึ่งเป็นการดำเนินการที่ซับซ้อนกว่าแค่การขยายสัญญาณธรรมดา
ทุกองค์ประกอบด้านปฏิบัติได้รวมตัวกันอย่างน่าทึ่ง และดังที่คุณทราบ เราใช้ fiber optics กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน ผมพยายามเล่าให้คุณฟังเท่าที่จะทำได้ว่าเมื่อเจอกับเทคโนโลยีใหม่ ผมเข้าใกล้มันอย่างไร มองหาอะไร เฝ้าสังเกตอะไร มองข้ามอะไร คอยติดตามอะไร และครุ่นคิดถึงอะไร ผมไม่ได้ตั้งใจจะเป็นผู้เชี่ยวชาญในสาขานี้โดยตรง เพราะผมมีงานเต็มมือกับคอมพิวเตอร์และการพัฒนาที่รวดเร็วทั้งฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์ รวมถึงขอบเขตการใช้งานที่ขยายตัว ทุกสาขาใหม่ที่เกิดขึ้นในอนาคตของคุณจะตั้งคำถามคล้ายกัน และคุณจะตอบคำถามเหล่านั้นด้วยการกระทำของคุณเองในเวลาต่อมา
การประยุกต์ใช้งาน fiber optics ในปัจจุบันแพร่หลายมากขึ้นเรื่อย ๆ ผมตระหนักมานานว่าธุรกิจดาวเทียมกำลังเผชิญปัญหา ดาวเทียมคงที่สำหรับการสื่อสารต้องถูกจอดเหนือเส้นศูนย์สูตร; ไม่มีตำแหน่งอื่นที่เหมาะสม หลายประเทศตามแนวเส้นศูนย์สูตรตั้งแต่สมัยแรก ๆ ได้อ้างว่าเรารุกล้ำน่านฟ้าของพวกเขาและควรจ่ายค่าการใช้งาน จนถึงตอนนี้พวกเขายังไม่สามารถบังคับใช้ข้อเรียกร้องนั้นได้ เพราะประเทศพัฒนาแล้วก็ยังใช้พื้นที่นั้นต่อโดยไม่จ่าย ผมขอให้คุณพิจารณาความชอบธรรมของสถานการณ์นี้: (1) การเพิกเฉยต่อข้อเรียกร้องของพวกเขาอย่างชัดแจ้ง, (2) พวกเขามีประเด็นที่ชอบธรรมหรือไม่, และ (3) หากเพราะพวกเขาใช้มันไม่ได้ ตอนนี้คนอื่น ๆ ต้องรอจนกว่าพวกเขาจะสามารถใช้ได้หรือไม่ — ถ้าเป็นเช่นนั้นจริง! นี่ไม่ใช่เรื่องเล็ก ๆ ของความสัมพันธ์ระหว่างประเทศ และแต่ละฝ่ายก็มีเหตุผลของตนเอง
ขณะนี้ดาวเทียมถูกจัดวางห่างกันประมาณทุก ๆ 4° และแม้เราจะจัดชิดขึ้นเป็น 2° ได้ แต่เราจะต้องใช้จานบนพื้นโลกที่มีความแม่นยำสูงขึ้น (หรือมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่ขึ้น?) เพื่อส่งสัญญาณขึ้นไปโดยไม่ให้สัญญาณเล็ดลอดไปยังดาวเทียมข้างเคียง ในระดับหนึ่งเราสามารถขยาย bandwidth ของการส่งได้และชั่วคราวเพิ่มปริมาณการจราจรที่พวกมันรับได้ แต่มีข้อจำกัดจากบรรยากาศที่สัญญาณต้องผ่าน ในทางกลับกัน fiber optics สามารถปูบนพื้นโลกด้วยความหนาแน่นเท่าใดก็ได้; สายไฟเบอร์ทำได้ง่าย และ bandwidth ที่เป็นไปได้มากนั้นน่าตะลึง การใช้ดาวเทียมหมายถึงการ broadcasting (การกระจายสัญญาณแบบออกอากาศ) — สายเคเบิลให้ระดับของ privacy (ความเป็นส่วนตัว) และความสามารถที่จะให้ผู้ใช้จ่ายแทนการได้ใช้ฟรี ทั้งดาวเทียมและสายเคเบิลมีข้อดีข้อเสีย ในปัจจุบันดาวเทียมมักถูกใช้ในงานสื่อสารที่เป็นแบบส่วนตัวมากกว่าการออกอากาศ เวลาน่าจะปรับให้แต่ละวิธีถูกใช้ในหน้าที่ที่เหมาะสมที่สุด
เรากำลังอยู่ตรงไหนแล้ว? เราได้เห็นสายข้ามมหาสมุทรที่ใช้เส้นใยแทนโคแอกเซียลเวฟไกด์ในราคาที่ต่ำกว่ามากและมี bandwidth ที่สูงกว่ามาก ปัจจุบัน (1993) เรากำลังถกเถียงกันว่าจะใช้ระบบส่งสัญญาณแบบ soliton (โซลิตอน) ที่เพิ่งพัฒนาหรือระบบพัลส์แบบคลาสสิกสำหรับการสื่อสารข้ามแปซิฟิกไปญี่ปุ่น ผมคิดว่านี่เป็นเรื่องของการพัฒนาเชิงวิศวกรรม — ในระยะยาวผมเชื่อว่า solitons จะเป็นวิธีที่โดดเด่น มากกว่าพัลส์ ผมแนะนำให้คุณจับตาดูว่ามีการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีที่สำคัญหรือไม่ — แน่นอนว่าถ้าการส่งข้อมูลผ่าน solitons ชนะเหนือวิธีพัลส์ในปัจจุบัน นั่นน่าจะสร้างวิธีการวิเคราะห์สัญญาณแบบใหม่ขึ้นมาโดยพื้นฐานในอนาคต และคุณควรติดตามมัน ถ้าไม่อย่างนั้นคุณก็อาจถูกทิ้งไว้ข้างหลังเหมือนคนอื่น ๆ จำนวนมาก
ผมอ่านว่าในกองทัพเรือ รวมถึงในการประยุกต์ใช้งานที่ชัดเจนของกองทัพอากาศและการบินพาณิชย์ น้ำหนักที่ลดลงหมายถึงการประหยัดที่มาก ซึ่งสามารถนำไปใช้ในด้านอื่น ๆ ได้ ในการเยี่ยมชมเรือบรรทุกเครื่องบิน Enterprise เมื่อประมาณ 14 ปีก่อน ขณะที่ผมก็รับรู้แนวโน้มของเส้นใยออปติกเป็นพิเศษ ผมดูท่อร้อยสายและตัดสินใจว่าเส้นใยจะมาแทนสายพวกนั้นทั้งหมด ตราบเท่าที่พวกมันเป็นสายที่ส่งข้อมูล (information-handling wires) สำหรับการแจกจ่าย power (พลังงาน) นั่นเป็นเรื่องคนละเรื่อง แต่แล้วการแจกจ่ายพลังงานแบบรวมศูนย์จะยังคงเป็นวิธีหลักอยู่หรือไม่ หรือในสภาพการรบ ระบบพลังงานแบบกระจายบนเรืออาจจะกลายเป็นวิธีที่ต้องการมากกว่า? มันจะเข้ากันได้ดีกับระบบไฟเบอร์ออปติกที่มีความซ้ำซ้อนซึ่งน่าจะติดตั้งเพื่อเหตุผลด้านความปลอดภัย และเรือรบก็ไม่ต่างจากอาคารสำนักงานสูงสไตล์ World Trade มากนัก!
ปัจจุบันมีสายไฟเบอร์ออปติกที่หุ้มเกราะเพียงพอจนรถบรรทุกสามารถวิ่งทับได้อย่างปลอดภัย มีเส้นใยที่เบาจนขีปนาวุธถูกยิงพร้อมเส้นใยที่คลายติดตามไปตลอดการบิน—และนั่นหมายถึงการสื่อสารสองทาง ทั้งสำหรับนำขีปนาวุธไปยังเป้าหมายและรับภาพหรือข้อมูลที่ขีปนาวุธเห็นกลับมาในระหว่างการบิน
ในฐานะคนทำงานด้านคอมพิวเตอร์ ผมก็ถามตัวเองตามธรรมชาติว่าสิ่งนี้จะมีผลต่อการออกแบบคอมพิวเตอร์อย่างไร คุณคงรู้ว่าปัจจุบัน (1993) เรามักเชื่อมต่อหน่วยขนาดใหญ่ของคอมพิวเตอร์ด้วย fiber optics ดูเหมือนจะเป็นเรื่องของเวลาเท่านั้นก่อนที่สายไฟภายในส่วนใหญ่จะกลายเป็นแบบออปติก จะไม่สามารถทำ “motherboards” ที่เชื่อมชิปวงจรรวม (integrated circuit chips) ด้วยเส้นใยได้ไหมในเวลาอันเหมาะสม? ในยุควัสดุศาสตร์แบบนี้มันไม่ใช่เรื่องไม่สมเหตุสมผล แล้วเทคนิคไฟเบอร์ออปติกจะลงไปถึงระดับชิปได้เมื่อไหร่? ท้ายที่สุด bandwidth ของแสงหมายถึงอัตราพัลส์ที่สูงขึ้นโดยนัย! เราไม่อาจทำชิปแบบออปติกได้ในที่สุด และมีแหล่งแสงทั่วไปส่องลงบน photocell บนชิป (เหมือนเครื่องคิดเลขบางรุ่น) เพื่อจ่ายพลังงานให้ชิป และหลีกเลี่ยงการเดินสายพลังงานทั้งหมดไปยังชิปได้หรือ?
Figure 21.4—โฟโตเซลล์จ่ายพลังงานให้ชิป
Figure 21.5—ลำแสงที่ผ่านกันโดยไม่รบกวนซึ่งกันและกัน
สรุป: Can we replace chip wiring with light beams? Light beams can pass through one another without interference (provided the intensity is not too high), which is more than you can do with wires, Figure 21.5.
นี่นำไปสู่เรื่องการสวิตชิ่ง (switching) แล้ว crossbar switches จะทำให้เป็นออปติกแทนที่จะเป็นอิเล็กทรอนิกส์ได้หรือไม่? ไม่ใช่เพียง Bell Telephone Laboratories เท่านั้น แต่หลายหน่วยงานคงต้องทำงานหนักในเรื่องนี้ หากพวกเขาประสบความสำเร็จ การสวิตชิ่งซึ่งเป็นส่วนที่โดยปกติแพงที่สุดส่วนหนึ่งของคอมพิวเตอร์ อาจกลายเป็นหนึ่งในส่วนที่ถูกที่สุดได้หรือไม่? ตอนแรกหน่วยความจำเป็นส่วนที่แพงของคอมพิวเตอร์ แต่เมื่อมี magnetic cores และปัจจุบันมีสตอเรจอิเล็กทรอนิกส์ที่ราคาถูกเหลือเชื่อ การออกแบบและการใช้งานคอมพิวเตอร์ก็เปลี่ยนไปอย่างมาก หากต้นทุนการสวิตชิ่งลดลงอย่างมาก คุณจะออกแบบคอมพิวเตอร์อย่างไร? แบบพื้นฐานของ von Neumann จะยังคงอยู่หรือไม่? การออกแบบคอมพิวเตอร์แบบใดที่เหมาะสมกับโครงสร้างต้นทุนใหม่เช่นนี้? ดังที่ผมชี้ไว้ข้างต้น คุณพยายามติดตามโดยการคาดการณ์เชิงรุกเกี่ยวกับทิศทางของสิ่งต่าง ๆ และแนวคิดต่าง ๆ แล้วดูสิ่งที่เกิดขึ้นจริง การคาดการณ์ของคุณจะทำให้คุณพร้อมรับสิ่งใหม่ ๆ เมื่อมันเกิดขึ้น มากกว่าถ้านั่งอยู่เฉย ๆ และแค่ตามความก้าวหน้าเท่านั้น “โชคเข้าข้างผู้ที่มีจิตเตรียมพร้อม”
สรุป: That is the reason for this talk—to show you how someone tried to anticipate and be prepared for rapid changes in technologies which would impact their research and work. You cannot lead everywhere in this highly technological society, but you need not be left behind by every new development—as many people are in practice.
ผมได้พูดซ้ำแล้วซ้ำเล่าในหนังสือเล่มนี้ว่า หน้าที่ของผมในฐานะศาสตราจารย์คือเพิ่มความน่าจะเป็นที่คุณจะเป็นผู้มีส่วนสำคัญต่อสังคมของเรา และผมคิดว่าไม่มีวิธีใดดีกว่าการปลูกฝังให้คุณมีนิสัยการคาดการณ์และเป็นผู้นำ มากกว่าการติดตามอย่างเฉื่อยชา สำหรับผมแล้ว เพื่อทำหน้าที่ที่มีต่อคุณและต่อสถาบัน ผมต้องพยายามเปลี่ยนให้หลายคนจากบทบาทแบบพาสซีฟเป็นบทบาทที่กระตือรือร้นและคาดการณ์ได้มากขึ้น
ในบทนี้คุณจะเห็นว่าผมอ้างว่าไม่ได้มีส่วนร่วมเชิงสำคัญ แต่ที่น้อยที่สุดผมก็เตรียมตัวที่จะช่วยผู้ที่มีส่วนร่วมลึกกว่าด้วยการจัดหาการคำนวณที่ถูกต้องมากกว่าการคำนวณที่เข้าใจผิดเล็กน้อย ซึ่งมักเกิดขึ้นบ่อย ผมเชื่อว่าตลอด 30 ปีที่ผมทำงานที่ Bell Telephone Laboratories ก่อนเกษียณ ผมมักให้บริการแบบนั้น โดยเฉพาะในแง่การคอมพิวเตอร์ที่เหมาะสม ในด้านไฟเบอร์ออปติกผมได้เล่าให้คุณฟังบางรายละเอียดของสิ่งที่ผมทำและวิธีที่ผมทำ
ขอเปลี่ยนมาพูดถึงคำทำนายในอนาคตอันใกล้ ตอนนี้ค่อนข้างชัดว่าในเวลาต่อมา “drop lines” จากถนนไปยังบ้าน (อาจถูกฝังอยู่จริง ๆ แต่ก็น่าจะยังถูกเรียกว่า “drop lines” อยู่ดี!) จะเป็นไฟเบอร์ออปติก เมื่อสายไฟเบอร์ออปติกถูกติดตั้งแล้ว คุณก็อาจเข้าถึงข้อมูลแทบทั้งหมดที่ต้องการได้ รวมถึงทีวี วิทยุ และอาจรวมถึงบทความข่าวที่คัดเลือกตามโปรไฟล์ความสนใจของคุณ (คุณจ่ายค่าพิมพ์ที่เกิดขึ้นภายในบ้านของคุณเอง) โดยปกติจะไม่ต้องการช่องข้อมูลแยกกันมากนัก ที่ปลายสายไฟของคุณจะมีตัวกรองดิจิทัลหนึ่งตัวหรือมากกว่า ช่องที่คุณต้องการ—โทรศัพท์ วิทยุ หรือทีวี—สามารถเลือกได้โดยคุณคล้ายกับที่ทำอยู่ตอนนี้ และช่องนั้นถูกกำหนดโดยตัวเลขที่ใส่ในตัวกรองดิจิทัล ดังนั้นตัวกรองตัวเดียวสามารถใช้หลายจุดประสงค์ได้ถ้าคุณต้องการ คุณจะต้องมีตัวกรองหนึ่งตัวสำหรับแต่ละช่องที่ต้องการใช้พร้อมกัน (แม้อาจมีตัวกรองแบบ time-sharing ให้ใช้ตัวเดียวได้) และตัวกรองแต่ละตัวควรเป็นมาตรฐานเดียวกัน หรืออีกทางหนึ่ง ตัวกรองอาจมาพร้อมกับอุปกรณ์ที่คุณซื้อ
แต่เรื่องนี้จะเกิดขึ้นจริงหรือ? จำเป็นต้องพิจารณาปัจจัยทางการเมือง เศรษฐกิจ และสังคมก่อนจะพูดว่าสิ่งที่เป็นไปได้ทางเทคโนโลยีจะเกิดขึ้นจริงหรือไม่ รัฐบาลมีแนวโน้มอยากให้การกระจายข้อมูลจำนวนมากตกอยู่ในมือของบริษัทเดียวหรือไม่? บริษัทเคเบิลปัจจุบันจะยอมแบ่งปันกับบริษัทโทรศัพท์และอาจสูญเสียผลกำไรบางส่วนหรือไม่ และแน่นอนจะต้องอยู่ใต้การกำกับดูแลจากรัฐมากขึ้นหรือไม่? แท้จริงแล้วในฐานะสังคม เราต้องการให้เรื่องนี้เกิดขึ้นหรือไม่?
หนึ่งในหัวข้อที่ผมย้ำบ่อยในหนังสือเล่มนี้คือบ่อยครั้งสิ่งที่ทำได้ทางเทคโนโลยีและแม้แต่เป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจ ก็ถูกยับยั้งด้วยปัจจัยทางกฎหมาย สังคม และเศรษฐกิจ แค่เพราะทำได้อย่างคุ้มค่าทางเศรษฐกิจไม่ได้หมายความว่าควรทำ หากคุณไม่เข้าใจประเด็นเหล่านี้อย่างถ่องแท้ ในฐานะผู้ที่พยายามมองอนาคตในสาขาที่คุณเชี่ยวชาญ คุณจะทำนายผิดพลาดมากและต้องพยายามอธิบายต่อไปเมื่อการคาดการณ์เหล่านั้นออกมาไม่ถูกต้อง