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來源:內容編譯自wired,謝謝。
Alphabet 的“登月工廠”(moonshot factory,也就是大家熟悉的X) 長期以來一直在其前沿專案中培養瘋狂。也許最古怪的是 Loon,它旨在透過數百個高空飛行的氣球提供網際網路。Loon 最終從 X“畢業”,成為 Alphabet 的一個獨立部門,後來其母公司認為這種商業模式根本行不通。到 2021 年氣球爆破時,其中一名 Loon 工程師已經離開該專案,組建了一個專門從事資料傳輸連線的團隊——即透過雷射束提供高頻寬網際網路。想象一下沒有電纜的光纖。
這不是一個新想法,但在過去幾年裡,Taara(X 專案的名稱)一直在悄悄完善現實世界的實現。現在,Alphabet 正在推出其新一代技術——晶片。該公司表示,這不僅將使 Taara 成為提供高速網際網路的可行選擇,而且可能開啟一個新時代,在這個時代,光可以完成當今無線電波的大部分工作,而且速度更快。

領導 Taara 專案的前 Loon 工程師是 Mahesh Krishnaswamy。自從他在家鄉印度金奈上學時第一次上網(他必須去美國大使館才能使用電腦)以來,他就一直痴迷於連通性。“從那時起,我就把找到讓像我這樣的人上網的方法作為我一生的使命,”他在加利福尼亞州山景城的 X 總部告訴我。他來到美國,在蘋果公司工作,之後於 2013 年加入谷歌。在那裡,他第一次有了利用光進行網際網路連線的動機——不是用於向地面站傳輸資料,而是用於氣球之間的高速資料傳輸。Krishnaswamy 於 2016 年離開 Loon,組建了一支名為 Taara 的團隊來開發這項技術。
我向 Krishnaswamy 提出的一個問題是,誰需要它?在 2010 年代,谷歌和 Facebook 等公司大肆嘗試透過 Loon 和高空無人機等瘋狂專案連線“下一個十億使用者”。(Facebook 甚至研究了 Taara 的核心理念——“不可見的光束……傳輸資料的速度比當前版本快 10 倍”,
正如2016 年所寫,馬克·扎克伯格在 2018 年悄悄關閉了該專案。但現在,透過各種方法,世界上更多的人可以連線起來。這是 X 結束 Loon 專案的原因之一。最引人注目的是,埃隆·馬斯克的 Starlink 可以為世界任何地方提供網際網路,而亞馬遜正在計劃一個名為 Kuiper 的競爭對手。
但Krishnaswamy表示,全球連通性問題遠未解決。“如今,仍有大約 30 億人無法上網,迫切需要讓他們上網,”他說。此外,包括美國在內的許多人的網速甚至無法支援流媒體。至於 Starlink,他說,在人口密集的地區,許多人必須共享傳輸,每個人獲得的頻寬更少,網速更慢。“我們可以為終端使用者提供比典型 Starlink 天線多 10 倍甚至 100 倍的頻寬,而且成本只是後者的一小部分,”他聲稱,儘管他似乎指的是 Taara 的未來能力,而不是其當前狀態。
過去幾年,Taara 在將其技術應用於現實世界方面取得了進展。Taara 的“light bridges”(光橋)不是從太空發射,而是在地球上,它們大約有交通訊號燈那麼大。正如 X 的“登月計劃隊長”阿斯特羅·泰勒所說,“只要這兩個盒子可以互相看到,就可以獲得每秒 20 千兆位元的速度,相當於一根光纜,而無需鋪設光纜。”光橋擁有複雜的萬向節、鏡子和鏡頭,可以瞄準正確的位置建立和保持連線。該團隊已經想出瞭如何補償潛在的視線中斷,如鳥類飛行、雨水和風。(霧是最大的障礙。)一旦從光橋到光橋的高速傳輸完成,提供商仍然必須使用傳統方式將位元從橋傳輸到手機或計算機。
Taara 現在已開展商業運營,業務遍及十多個國家。它的成功之一是跨越剛果河。一邊是布拉柴維爾,那裡有直接光纖連線。另一邊是金沙薩,那裡的網際網路費用曾經是剛果河的五倍。橫跨 5 公里水道的 Taara 光橋為金沙薩提供了幾乎同樣便宜的網際網路。Taara 還用於 2024 年科切拉音樂節,增強了原本不堪重負的蜂窩網路。谷歌本身正在使用光橋為其新 Bayview 園區的一棟建築提供高速頻寬,而在該園區,很難延伸光纖電纜。
阿卜杜拉國王科技大學教授 Mohamed-Slim Alouini 在光學領域工作了十年,他將 Taara 描述為無光纖光學的“法拉利”。“它快速可靠,但價格相當昂貴。”他說,他花了大約 30,000 美元從 Alphabet 購買了最後一個光橋裝置進行測試。
隨著 Taara 第二代產品的推出,這種情況可能會有所改變。Taara 的工程師們利用創新的光增強解決方案創造了一種矽光子晶片,它不僅可以將光橋中的小器件縮小到指甲蓋大小——用固態電路取代機械萬向架和昂貴的鏡子——而且最終將允許單個雷射發射器與多個接收器配對。泰勒說,Taara 的技術可能會引發我們在資料儲存從磁帶驅動器轉移到磁碟驅動器再到我們當前的固態裝置時所看到的那種轉變。
具體而言,谷歌的Taara 專案本質上是一種矽光子晶片,利用光在空中傳輸高速資料。這個版本被稱為 Taara Lightbridge,它使用軟體來控制、跟蹤和校正光束,無需笨重的移動部件,所有這一切都在一個指甲蓋大小的封裝中完成。
Taara 利用非常窄的不可見光束以高達 20 千兆位每秒 (Gbps) 的速度傳輸資料,傳輸距離可達 12.4 英里(20 公里)。實現這一目標需要數百個微型光發射器,透過使用軟體控制每個光發射器的發光時間,工程師可以操縱光的波前並將其引導到需要去的地方。Moonshot Factory 實驗室的團隊使用兩個 Taara 晶片成功地在室外 0.62 英里(1 公里)的距離內以 10 Gbps(千兆位每秒)的速度傳輸資料。
短期內,Teller和Krishnaswamy希望看到 Taara 技術在光纖不可用時提供高頻寬網際網路。一個用例是向近海島嶼社群提供精英連線。或者在自然災害後提供高速網際網路。但他們也有更雄心勃勃的夢想。Teller和Krishnaswamy認為 6G 可能是使用無線電波的最後一次迭代。他們說,我們在電磁頻譜上遇到了瓶頸。傳統的無線電頻段擁擠不堪,可用頻寬不足,這更難滿足我們對快速、可靠連線的日益增長的需求。“我們有一個龐大的全球行業,即將經歷一場非常複雜的變革,”Teller說。在他看來,答案是光——他認為這可能是 7G 的關鍵要素。(你認為 5G 的炒作很糟糕?等著瞧吧。)
Alouini 教授同意這一觀點。“我們這些在這個領域工作的人完全相信,由於頻譜越來越擁擠,我們最終將需要依賴光學技術,”他說。Teller設想,數千個 Taara 晶片將出現在網狀網路中,向手機、資料中心和自動駕駛汽車等所有領域發射光束。“因此,如果你購買了它,那將是一件大事,”他說。
如果泰勒關於無處不在的光的預測成真,Taara 將處於一個非常有利的位置,可以利用這一爆炸式增長。但這不會發生在 X 內部,甚至不會發生在 Alphabet 內部。當我向 Krishnaswamy 施壓時,他承認 Taara 將“很快”從 X“畢業”。它不會像前 X 畢業生 Waymo 那樣成為 Alphabet 內部的一個單獨“賭注”。相反,它將由外部投資者資助,Alphabet 將保留大量股份。
我報道過 X 的許多專案,我瞭解到,某一刻對產品潛力的欣喜若狂的聲音可能會在幾年後悄然關閉。這是 X 商業模式的一部分,其計算中已經包含了失敗。但對於 Taara,尤其是它的第二代產品,泰勒說成功是底線,而天花板比那些現已被丟棄的 Loon 氣球還要高。“還有很多未知數,但如果它不能成為一門成功的生意,我會大吃一驚,”他說。他說,唯一的問題是它能做多大。這話說得像一個真正的登月計劃隊長。
Taara 晶片簡介
Taara 的旅程始於一個大膽的問題:我們能否利用光速傳輸資料而無需電纜?過去七年來,我的團隊一直致力於利用光束提供充足、快速、實惠的網際網路連線。從內羅畢的繁華街道到橫跨世界上最深河流的城市,Taara 的無線光通訊鏈路為偏遠、成本過高或地理位置過於困難而無法使用傳統連線解決方案的社群提供了類似光纖的速度。
從一開始,我們就致力於降低 Taara 技術的成本和複雜性,讓更多人享受到基於光的通訊的好處。今天,我很高興與大家分享一個重要的里程碑:我們的下一代 Taara 晶片。
我們的矽光子晶片利用光在空中傳輸高速資料。我們的第一代技術 Taara Lightbridge 使用鏡子、感測器和硬體系統物理地控制光線,而這款新晶片則使用軟體來控制、跟蹤和校正光束,而無需笨重的移動部件。我們採用了 Taara Lightbridge 的大部分核心功能(其大小與交通訊號燈相當),並將其縮小到指甲蓋大小。
世界正面臨資料連線的關鍵轉折點。隨著全球資料需求激增(從流媒體服務到人工智慧應用),我們現有基礎設施的容量難以跟上步伐。
光纖是高速連線的黃金標準,但它往往並不適用,因為它成本高昂、不切實際或地理位置上不可行。與此同時,我們在電磁頻譜上遇到了瓶頸:傳統無線電頻段擁塞,可用頻寬不足,這使得支援 5G 擴充套件和滿足我們對快速、可靠連線日益增長的需求變得更加困難。
這正是 Taara 的用武之地。我們的技術在光領域執行,頻寬幾乎是無限的。就像傳統光纖使用光透過地下電纜傳輸資料一樣,Taara 使用非常窄的不可見光束以高達 20 千兆位每秒 (Gbps) 的速度傳輸資料,傳輸距離可達 20 公里。
當我們開發 Taara Lightbridge 時,我們創造了一種在兩個裝置之間傳送光束以建立連結的新方法。我們使用鏡子、感測器、精密光學器件和智慧軟體系統,以機械方式將光束對準所需的準確位置。當兩束光束找到彼此時,它們會鎖定在一起以形成安全連結來傳輸資料。這些裝置可以在數小時內安裝完成,而不是像鋪設光纖那樣需要幾天、幾個月甚至幾年的時間。
Taara Lightbridge 以物理方式控制光線,而藉助 Taara 晶片,我們去掉了許多機械部件,並設計了用於自動光束控制的固態解決方案。這項創新的核心是光學相控陣,這是一種先進的系統,可以非常精確地控制、跟蹤和校正光線。每個 Taara 晶片上都有數百個微小的發光器。透過使用軟體來控制每個發光器發光的時間,我們可以操縱光的波前並將其引導到需要去的地方。
在 Moonshot Factory 實驗室的測試中,我們的團隊使用兩個 Taara 晶片成功在室外 1 公里的距離內以 10 Gbps(千兆位/秒)的速度傳輸資料。我們認為這是矽光子晶片首次在室外如此遠的距離內傳輸如此高容量的資料。而這僅僅是個開始。我們計劃透過建立具有數千個發射器的迭代來擴充套件晶片的範圍和容量。
我們的團隊設想未來連線不再受線纜或成本限制。透過大幅減少系統規模和複雜性,我們的目標是最終大幅降低連線成本,在行業內形成網路效應。
先進的半導體工藝的融合,以及我們在十多個國家部署數百個鏈路的經驗,為我們提供了重新思考連通性的千載難逢的機會。
透過使用部署在全球網狀網路中的晶片,我們看到了將高速網際網路帶入服務欠缺地區的機遇,重新思考資料中心的構建和運營方式,為自動駕駛汽車提供更快、更安全的通訊,等等。可能性就像光一樣無限。
我們的團隊目前正在構建 Taara 的下一代晶片,該晶片將於 2026 年在 Taara 的下一個產品中推出。
參考連結
https://www.wired.com/story/plaintext-google-taara-chip-internet-by-light/
https://x.company/blog/posts/taara-chip/
END
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