TED education video

We are happy to announce that we are starting a new section with great TED videos! If you are searching for inspiration, so that is the best place for you! To higher up your English vocabulary all the TED speeches you can read in English and Russian!

Исследуйте, как оптическое волокно использует свет для передачи данных на большие расстояния и с помощью интегрированной фотоники расширяет наш виртуальный мир за пределы интернета.

В 2012 году команда исследователей установила мировой рекорд, передав 1 петабит данных (это 10 000 часов видео высокой четкости) по пятидесятикилометровому кабелю за секунду. Это был не просто кабель. Это была усовершенствованная версия волоконной оптики, скрытой сети, которая связывает нашу планету и делает возможным интернет. Что такое волоконная оптика и как она работает? Саджан Саини исследует жизненно важные технологии.

Урок Саджана Саини, режиссер студии Artrake. Перевод субтитров Антон Замараев

Посмотрите видео и ответьте на вопросы:

What are the two ways copper metal wires influence the transmission of information as electrical signals?
A data rate and distance
B distance and time
C data rate and power
D time and power

When a ray of light inside glass hits its surface at an angle, what happens to the ray when it exits into air?
A the ray continues, with no loss power
B the ray reflects
C the ray undergoes total internal reflection
D the ray bends, or refracts

Больше вопросов и ответов можно найти в конце страницы, после скрипта!

0:00:07
В 2012 году группа японских и датских учёных установила мировой рекорд, передав за одну секунду по пятидесятикилометровому кабелю один петабит данных, что составляет 10 000 часов видео высокого разрешения.

0:00:22
Это был не обычный кабель, а усовершенствованная версия оптоволокна, скрытой сети, опутывающей земной шар, благодаря которой существует интернет.

0:00:32
Много лет связь на дальние расстояния между городами и странами осуществлялась посредством электрического тока по медным проводам.

0:00:40
Это было медленно и неэффективно из-за ограничений по скорости
и потерь энергии в виде тепла в металлических проводах.

0:00:47
Но в конце XX века инженеры значительно улучшили способ передачи данных.

0:00:53
Вместо металла стало возможно использовать тонко расплавленное стекло вытянутое в гибкие волокна длиной в сотни километров и тоньше человеческого волоса.

0:01:04
А вместо электричества эти волокна способны передавать цифровые данные в виде импульсов света.

0:01:11
Но как удержать свет внутри стекла чтобы он не выходил наружу?

0:01:16
Хитрость заключается в использовании полного внутреннего отражения.

0:01:21
Со времён Исаака Ньютона изготовители линз и учёные знали, что свет меняет направление при прохождении через такие материалы, как вода или стекло.

0:01:31
Когда луч света внутри стекла падает на его поверхность под крутым углом, он меняет направление, или преломляется, на выходе в воздух.

0:01:39
Но если луч падает полого (под слабым углом), 0:01:42
то преломляется настолько, что остаётся пойманным внутри стекла.

0:01:48
При определённых условиях вещество, обычно пропускающее свет, способно изолировать его от окружающего мира.

0:01:55
По сравнению с электричеством или радио оптоволоконные сигналы практически не затухают на больших расстояниях в силу малых потерь энергии, и волокна нельзя слишком сильно согнуть, иначе свет просочится наружу.

0:02:08
В наше время одно оптоволокно несёт набор световых волн различной длины с отдельным каналом данных на каждой.

0:02:15
И оптоволоконный кабель состоит из сотен таких волокон.

0:02:19
По дну океанов вдоль и поперёк проложено более миллиона километров кабеля, связывающего континенты.

0:02:25
Этого почти достаточно тридцать раз обмотать экватор.

0:02:29
С оптоволокном расстояние мало влияет на время передачи данных, и интернет стал одним компьютером поистине планетарного масштаба.

0:02:36
Всё больше и больше постоянная доступность нашей работы и отдыха зависит от множества перегруженных компьютерных серверов в разбросанных по всему миру гигантских центрах хранения и обработки данных.

0:02:47
Это называется облачными вычислениями и создаёт две большие проблемы: тепловые отходы и гонку за пропускной способностью.

0:02:54
Сетевой трафик в основном идёт внутри центров обработки и хранения данных, где тысячи серверов соединены обычными электрическими кабелями.

0:03:03
Половина их рабочей мощности теряется как нагревается.

0:03:06
При этом спрос на пропускную способность беспроводной связи постоянно растёт, и гигагерцовые сигналы, используемые в мобильных устройствах,
приближаются к пределам скорости передачи данных.

0:03:16
Может показаться, что оптоволокно оказалось слишком хорошим себе же во вред, породив завышенные ожидания в области облачных и мобильных вычислений.

0:03:24
Но на выручку пришла смежная технология интегральной фотоники.

0:03:29
Свет может направляться не только по оптоволокну, но и по ультратонким кремниевым проводам.

0:03:36
Кремниевые провода проводят свет не так хорошо, как оптоволокно.

0:03:39
Но зато они позволяют инженерам ужать все устройства в стокилометровой оптоволоконной сети до крошечных фотонных микросхем, которые подключаются к серверам и преобразуют электр. сигналы в оптические и наоборот.

0:03:53
Электросветовые трансформаторы заменяют неэкономные электрические кабели в центрах хранения и обработки на энергосберегающее волокно.

0:04:02
Фотонные микросхемы могут ещё и улучшить пропускную способность беспроводной сети.

0:04:07
Учёные работают над переводом мобильных сигналов с гига- на терагерцовые частоты, что позволит ускорить передачу данных в тысячи раз.

0:04:15
Но это сигналы короткого радиуса действия: они поглощаются влагой в воздухе, или же блокируются высокими зданиями.

0:04:21
Микросхемы беспроводных фотонных передатчиков, распределённые по городам, позволят транслировать терагерцовые сигналы на большие расстояния.

0:04:31
Это станет возможным благодаря надёжному посреднику — оптоволокну, и тогда сверхбыстрая беспроводная связь станет реальностью.

0:04:39
На протяжении всей истории человечества свет нёс нам способность видеть и дарил нам тепло и был верным партнёром в исследовании и освоении физического мира.

0:04:49
Теперь мы снабдили свет информацией и за​​пустили его по сверхскоростному оптоволоконному «шоссе» со множеством ответвлений на интегральной фотонике, чтобы ещё больше раздвинуть границы виртуального мира.