Fire, cabluri și WiFi

(muzică) Numele meu este Tess Winlock, sunt inginer software la Google. Iată o întrebare. Cum poate o imagine, un mesaj, sau un email să fie trimis dintr-un loc în altul? Nu este magie. Este internetul. Un sistem tangibil, care a fost creat pentru a transmite informația. Internetul este ca un serviciu poștal. Însă lucrurile trimise sunt un pic diferite. În loc de cutii și scrisori, internetul livrează informație binară. Informația este formată din biți. Un bit poate fi descris ca orice pereche de opuși: pornit sau oprit, da sau nu. În general folosim un unu, însemnând pornit, sau un zero, însemnând oprit. Deoarece un bit are două stări, numim acest sistem codul binar. Un șir de opt biți formează un octet (byte). Un șir de 1000 octeți formează un kilooctet. 1000 kiloocteți formează un megaoctet. O melodie este codificată folosind între trei și patru megaocteți. Indiferent dacă este vorba despre o imagine, un video, sau o melodie, totul de pe internet este reprezentat și trimis sub formă de biți. Aceștia sunt atomii informației. Însă nu trimitem fizic doar unu și zero dintr-un loc în altul, de la o persoană la alta. Deci, ce este cu adevărat trimis prin cabluri și prin unde? Ei bine, să vedem un exemplu despre cum pot comunica oamenii pentru a trimite un bit de informație dintr-un loc în altul. Să spunem că putem aprinde o lumină pentru unu, sau o putem stinge pentru zero. Sau putem folosi bipuri sau alte lucruri similare, precum codul Morse. Aceste metode funcționează, dar sunt lente, predispuse la erori, dependente de oameni. Ce ne trebuie este o mașină. De-a lungul timpului, am construit multe sisteme care pot trimite această informație binară în diverse medii fizice. Astăzi, trimitem biți prin electricitate, prin lumină și prin unde radio. Pentru a trimite un bit prin electricitate, gândește-te că ai două becuri conectate printr-un cablu din cupru. Dacă operatorul dispozitivului pornește electricitatea, atunci becul luminează. Dacă nu este electricitate, nu este lumină. Dacă ambii operatori sunt de acord că lumina aprinsă înseamnă unu, iar stinsă înseamnă zero, atunci obținem un sistem de trimitere a biților de la o persoană la alta, folosind electricitatea. Există o problemă. Să spunem că vrem să trimitem cinci zerouri consecutiv. Cum poți proceda în așa fel încât persoanele să poată număra zerourile? Soluția este să adaugi un ceas sau un cronometru. Operatorii pot fi de acord ca expeditorul să trimită un bit pe secundă, iar receptorul să înregistreze fiecare secundă, pentru a vedea ce primește. Pentru a trimite cinci zerouri consecutiv, trebuie doar să stingi lumina și să aștepți cinci secunde. Persoana de la celălalt capăt al rețelei va scrie în cele cinci secunde, ”Zero, zero, zero.” Iar pentru cifrele de unu, vei aprinde lumina. Evident, am prefera să trimitem informații mai rapid decât un bit pe secundă. Trebuie să creștem lățimea de bandă, capacitatea maximă de transmisie a dispozitivului. Lățimea de bandă este măsurată de rata biților, care reprezintă numărul de biți pe care îi putem trimite într-o anumită perioadă de timp, măsurată în secunde. O măsură diferită a vitezei este latența, sau timpul necesar unui bit să traverseze mediul. De la sursă până la destinație. În analogia noastră, un bit pe secundă este destul de rapid, dar e dificil pentru un om să țină pasul cu viteza. Să presupunem că vrei să descarci o melodie de trei megaocteți în trei secunde. La opt milioane de biți per megaoctet, rata biților este opt milioane de biți pe secundă. Evident, un om nu poate trimite sau primi opt milioane de biți pe secundă, dar o mașină poate face acest lucru fără probleme. Apare o întrebare: ce fel de cablu este necesar pentru a trimite aceste mesaje și cât de departe pot ajunge semnalele. Cu un cablu de rețea, pe care îl poți găsi în casa ta, la birou sau la școală, vei observa o pierdere considerabilă de semnal la doar câteva zeci de metri. Dacă chiar ne dorim ca internetul să funcționeze în întreaga lume, avem nevoie de o metodă nouă de transmitere a informațiilor, pe distanțe mari. Spre exemplu, peste un ocean. Așadar, ce altceva putem folosi? Ei bine, ce știm că se mișcă mai rapid decât electricitatea prin cablu? Lumina. Putem trimite biți ca fascicule de lumină dintr-un loc în altul, folosind un cablu din fibră optică. Un cablu din fibră optică este un fir de sticlă prelucrat astfel încât să reflecte lumina. Când trimiți un fascicul de lumină prin cablu, lumina se reflectă pe lungimea cablului până este primită la celălalt capăt. În funcție de unghiul de reflexie, putem trimite mai mulți biți simultan, toți aceștia călătorind cu viteza luminii. Deci, fibra este foarte, foarte rapidă. Mai important, semnalul nu se va pierde pe distanțe mari. Acesta este modul prin care putem parcurge sute de kilometri fără a pierde semnal. De aceea folosim cabluri de fibră optică pe fundul oceanelor pentru a conecta un continent cu altul. In 2008, un cablu a fost tăiat aproape de Alexandria, Egipt și a întrerupt internetul pentru cea mai mare parte a Orientului Mijlociu și a Indiei. Deci, percepem internetul ca fiind implicit. Însă este un sistem fizic destul fragil. Fibra este fantastică, dar destul de scumpă și greu de lucrat cu ea. În cele mai multe cazuri, vei găsi cablul de cupru. Cum transferăm informații fără cabluri? Cum putem trimite informațiile printr-o rețea wireless? Mașinile cu trimitere wireless a biților folosesc semnale radio pentru a trimite biți dintr-un loc în altul. Mașinile pot de fapt să traducă acele cifre de unu și zero în unde radio de diferite frecvențe. Mașinile receptoare inversează procesul și convertesc înapoi în cod binar pe computer. Wireless-ul a făcut internetul să fie mobil. Dar, un semnal radio nu poate circula atât de departe fără a deveni neclar. De aceea nu poți capta un post radio din Los Angeles în Chicago. Oricât de grozav este wireless-ul, astăzi lumea încă se bazează pe internetul prin cablu. Dacă ești într-o cafenea și folosesti Wi-Fi, atunci biții sunt trimiși printr-un router wireless, apoi sunt transferați prin cablu pentru a parcurge distanțe foarte mari de internet. Poate că metoda practică de trimitere a biților se va schimba în viitor. Fie că este vorba de lasere trimise între sateliți, sau de unde radio de la baloane sau drone. Însă reprezentarea informației binare și protocoalele pentru trimiterea și primirea informației au rămas aproape la fel. Totul de pe internet, indiferent că sunt cuvinte, email-uri, imagini, video-uri cu pisici sau cu cățeluși, toate depind de aceste cifre de unu și zero ce sunt furnizate prin impulsuri electrice, unde radio, fascicule de lumină și multă, multă dragoste.