فضای سپيد اينترنت را می‌گستراند

این مطلب یکی از مقالات پرونده ویژه «چشم‌انداز فناوری در سال 2015» است. برای دریافت کل این پرونده ویژه اینجا را کلیک کنید. 

گافرون می‌گويد: «مغز انسان می‌تواند در کم‌تر از يک ثانيه يک توستر را در آشپزخانه تشخيص دهد. چه آن توستر قديمی باشد و چه يک نفر آن‌ را با چکش له کرده ‌باشد. اما انجام همين کار با يک کامپيوتر دوربين‌دار، يک پايگاه‌ داده پر از تصاوير توسترهای گوناگون و بهترين نرم‌افزارهای تشخيص اشيا ساعت‌ها زمان می‌برد، تازه اگر بتواند چنين کاری را انجام دهد. در صنعت خودروسازی نيز می‌توان دستيار راننده‌ عصب‌گون را تصور کرد که نحوه رانندگی کاربر را ياد می‌گيرد، درباره تصادف‌های بالقوه به ‌او هشدار می‌دهد و با بررسی نحوه رانندگی می‌تواند بگويد کاربر خودرویی را که همين چند لحظه پيش از او جلو زد، نديده ‌است. وقتی خودروهای خودران به‌صورت تجاری وارد بازار شوند، روبات‌های خام‌دست کنونی با کمک سخت‌افزارهای عصب‌‌گون خواهند توانست مانند انسان‌ها نرم و روان رانندگی کنند. همين موضوع درباره پهپادها نيز روی خواهد داد تا بتوانند با استفاده از سامانه‌های نورومورفيک زيگ‌زاگ‌وار در کنار هم پرواز کنند و موانع را يکی پس از ديگری پشت ‌سر بگذارند. به‌ گفته گافرون، می‌توان از شباهت کار ممريستورها به سيناپس‌های بيولوژيک در سيستم‌های کنترل پرواز بهره‌ برد و در اين‌ صورت شايد توان‌مندی آن‌ها در پرواز به پای عملکرد حشره‌ها برسد.»
با توجه به ‌اين‌که تقريباً همه قطعه‌های الکترونيک می‌توانند از مزيت شناسایی، يادگيری، و هماهنگی با نيازهای انسان برخوردار باشند، کاربردهای بسيار گسترده‌تری را می‌شود برای سخت‌افزارهای عصب‌گون برشمرد. تلويزيونی را تصور کنيد که می‌داند کدام شبکه‌ها را می‌پسنديد و معمولاً صدای تلويزيون را چقدر بلند می‌کنيد. يا دری را در نظر بگيريد که اجازه نمی‌دهد کودک از خانه خارج شود، يا روباتی نظافت‌چی که می‌داند کجا را کی بايد تميز کند يا لپ‌تاپ‌ها و اسمارت‌فون‌هایی که انسان‌وارتر با هم در تعامل هستند. شايد نياز باشد بعضی چيزها را دو بار به ‌آن‌ها بگوييد، اما سپس آن ‌را ياد خواهند گرفت. 

چشم شب‌پره

سلول‌های فتوشيميایی که با الگوبرداری از چشم حشره شب‌پره ساخته شده‌اند، ساخت فتوسنتزهای مصنوعی کم‌هزينه را ممکن خواهند کرد. پژوهش‌گران سوييسی سلول‌های اکسيد آهن را توسعه داده‌اند.

نخستين وسيله‌های عصب‌‌گون تنها چند هزار ممريستور خواهند داشت که در مقايسه با بيش از 80 ميليارد سلول عصبی موجود در مغز انسان، رقم ناچيزی است. اما مگس‌ها با همان چند هزار سلول عصبی موجود در مغز خود می‌توانند آن‌چنان چابک و حیرت‌آور پرواز کنند. پس کاربردهای سودمند دور از دسترس نيستند. نسل‌های آينده ممريستور رفته‌رفته قدرت‌مندتر خواهند شد و شمار بيش‌تری از آن‌ها در تراشه‌ها جای خواهد گرفت. گافرون می‌گويد، انتظار بر اين است که در اين حيطه نيز قانونی مانند قانون مور پديد آيد. در اين ‌صورت، توان‌مندی سخت‌افزارهای عصب‌‌گون به‌سرعت با حشره‌ها و گونه‌های پيش‌رفته‌تر موجودات زنده برابری خواهد کرد. البته نورون‌های ساختگی نيز از نظر سرعت، در مقايسه با رقبای زنده (بيولوژيک) خود برتری دارند؛ زيرا می‌توانند بسيار سريع‌تر وارد چرخه‌های پردازشی شوند. مغز انسان با فرکانسی کم‌تر از 50 کيلوهرتز کار می‌کند، اما ممريستورهای Bio Inspired هزاران بار سريع‌تر هستند. گافرون می‌گويد: «اگر بتوانيم با استفاده از ممريستورهایی چنين سريع، سرعت کار مغز را با موفقيت ‌به دوبرابر افزايش دهيم، دستاوردهای آن شگفت‌‌انگيز خواهد بود.»

اتصال تنها با چند پنی

اگر پژوهش‌گران دانشگاه استنفورد و برکلی بتوانند ريزسامانه گيرنده ـ فرستنده‌ای را که توسعه داده‌اند، در ابعاد تجاری توليد و عرضه کنند، بينایی ميلياردها شی به‌وسيله اينترنت اشيا به واقعيت تبديل خواهد شد. تراشه‌های بی‌سيم که اندازه هر ضلع آن‌ها تقريباً یک ميلی‌متر است، هم‌اکنون در مرحله پيش‌نمونه‌سازی هستند. اين تراشه‌های بی‌سيم از امواج راديویی برق می‌گيرند و می‌توانند داده‌ها را تا حدود 50 سانتی‌متری خود ارسال و دريافت کنند و می‌توان آن‌ها را تنها با هزينه‌ای برابر چند پنی توليد کرد. 

در سال 2015، اتصال‌پذيری شبکه‌های بی‌سيم در فضاهای باز هم برای مردم و هم ماشين‌ها بسيار بيش‌تر از پيش گسترش خواهد يافت؛ زيرا طيف موج‌های راديویی حياتی دوباره خواهند يافت. اين دگرگونی بزرگ در باندهای 470 تا 790 مگاهرتز ريشه دارد که همان «فضای سپيد تلويزيونی» خوانده می‌شود و پس از آن‌که پخش ديجيتال جايگزين پخش آنالوگ شد، امکان استفاده از آن‌ها برای کاربردهای ديگر فراهم شد. آف‌کام (Ofcom)، رگلاتور مخابراتی بريتانيا، انتظار دارد تا اوايل سال 2015 قوانين مورد نياز برای کسانی که می‌خواهند از این نهایی شود تا امکان استفاده از اين باندها برای اهداف ديگری بهره ببرند، نهایی شود. 
يکی از نخستين کاربردهای عملی فضای سپيد تلويزيونی، ايجاد شبکه‌های وای‌‌فای با پوششی بهتر و گسترده‌تر است. نمونه‌هایی از چنين ساز و کاری همين حالا نيز در دانشگاه Strathclyde و شرکت Isle of Bute به‌اجرا درآمده ‌است و در سال 2015 به‌صورت گسترده مورد استفاده قرار خواهد گرفت تا اماکن خارجی يا بزرگ مانند کمپ‌های دانشگاهی با بهره‌گيری از آن به اينترنت متصل شوند. فضای سپيد تلويزيونی می‌تواند در نقش سيگنال برگشتی (Backhaul) نيز به‌کار گرفته ‌شود؛ يعنی، سيگنالی که توسط آنتن‌ دريافت و سپس به‌وسيله وای‌فای معمولی 2.4 يا 5 گيگاهرتز بازفرستاده می‌شود. طبيعی است سرعت اتصال در اين باندها تا اندازه زيادی به بار و شمار اکسس‌پوينت‌ها وابسته باشد، اما با راه‌اندازی شبکه‌هایی که بتوانند چند کيلومتر مربع را پوشش دهند، گستره اتصال‌پذيری تا حد شبکه‌های موبايل 3G و 4G افزايش خواهد يافت. از آن‌جا که سيگنال‌های فضای سپيد مسافت بيش‌تری را می‌پيمايند، می‌توانند جاهایی را که پيش‌تر به اينترنت دسترسی نداشتند، به ‌اين شبکه متصل کنند. هم‌اينک کشتی‌های باری خطوط جزاير اورکنی با استفاده از همين باندهای راديویی فضای سپيد با ايستگاه‌های موجود در خشکی ارتباط برقرار می‌کنند. 
به‌نظر می‌رسد در چند ماه آينده هزينه تجهيزات مورد نياز برای استفاده از فضای سپيد تلويزيونی کاهش و توان‌مندی‌های مرتبط با پهنای باند آن افزايش خواهد يافت که باعث خواهد شد تا شبکه‌های فضای سپيد در بخش‌های دورافتاده‌ جهان بسيار ساده‌تر راه‌اندازی شوند. 
مايکروسافت هم‌اکنون در قالب بخشی از پروژه 4Afrika، چند شبکه از اين‌ گونه را در کنيا راه‌اندازی کرده ‌است. به گفته مايکروسافت، شمار افريقایی‌هایی که به‌وسيله اين شبکه‌ها به اينترنت متصل شده‌اند از چند هزار نفر کنونی به ده‌ها هزار نفر در سال 2015 افزايش خواهد يافت. 

نانوپيکسل‌ها

گروهی از پژوهش‌گران در دانشگاه آکسفورد برای توليد نمايش‌گرهایی با وضوح پيکسلی 30 در 30 نانومتر در پی شيوه جديدی هستند. می‌توان با پراکندن گوهرمايه‌ پروضوح روی پلاستيک نرمش‌پذير آن ‌را به ماده مناسبی برای ساخت عينک‌های هوشمند و نمايش‌گرهای نرم تبديل کرد. هرچه اين لايه نازک‌تر باشد، کنتراست آن فراتر می‌رود. 

يکی از علاقه‌مندی‌های فزاينده شرکت‌ها در استفاده از فضای سپيد تلويزيونی بر اينترنت اشيا متمرکز شده ‌است. وسيله‌های متصل به شبکه‌های فضای سپيد در فرکانس‌های پايين کار می‌کنند و به برق چندانی نياز ندارند؛ از اين‌ رو، دور از دسترس نيست که باتری‌‌های‌ آن‌ها بتوانند سال‌ها بدون نياز به شارژ کار کنند. شرکت ميلتون کينسيس در حال ساخت شبکه‌ای مبتنی‌بر باندهای راديویی فضای سپيد است که به کسب ‌و کارهای گوناگون اجازه می‌دهد با اشيای هوشمند در تعامل باشند. برای فضای سپيد تلويزيونی کاربردهای تجاری گسترده‌ای را می‌توان برشمرد. ظاهراً اپراتورهای موبايل می‌خواهند از باندهای فرکانس‌پايين اين طيف برای ايجاد شبکه‌های موبايل «خرد ‌سلول» (Small cell) بهره ببرند که در نواحی پرترافيک اتصال‌پذيری بهتری دارد. 
فيليپ مارنيک، مدير گروه طيف موج‌ها در آف‌کام می‌گويد، توان‌مندی‌های فضای سپيد تقريباً پايانی ندارد. آف‌کام تاکنون همه آزمايش‌های صورت ‌گرفته در بريتانيا از جمله پروژه آکسفوردشاير را برای سنجش از راه‌ دور سطح آب رودخانه در جهت اعلان هشدارهای دقيق‌تر درباره وقوع سيل بررسی کرده ‌است. حتی در يکی از شلوغ‌ترين جاده‌های بريتانيا، A14 طرحی اجرا شده ‌است که براساس جريان ترافيک به‌صورت بهتر پايش می‌شود. کاربردهای گوناگونی برای استفاده از اين باندها می‌توان درنظر گرفت. از ديد مارنيک اين عالی است؛ زيرا نشان می‌دهد مردم به ايده‌های قديمی درباره نحوه استفاده از فضای سپيد محدود نشده‌اند که نوآوری بزرگی است.