Internettets floder skal udvides, så alt kan gå endnu hurtigere

Med lidt fantasi kan et menneskes livsudvikling sammenlignes med den teknologiske udvikling i vores verden, hvor forskere og udviklere sørger for, at teknologien hele tiden efterlever det olympiske princip om at blive hurtigere og stærkere.

Forskellen er dog, at mens vi mænd og kvinder topper ret tidligt og begynder at løbe langsommere og langsommere, så snart vi når 30’erne og 40’erne, går det kun fremad for teknologien i almindelighed og de digitale løsninger i særdeleshed.

Det betyder, at behovet for hurtigere internetforbindelser stiger, og postdoc Yunhong Ding fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU) er derfor i gang med at undersøge, hvordan man kan gøre fremtidens internet- og kommunikationssystemer væsentlig hurtigere end i dag.

Downloadhastigheden og datamængden stiger og stiger

Vores computere, skærme, kameraer og applikationer bliver bedre for hvert år, der går. Men den højere kvalitet betyder, at diverse filer fylder mere og mere, og derfor er vi nødt til at gøre vores internetforbindelse tilsvarende hurtigere.

Mens de fleste af os sagtens kunne nøjes med en internethastighed på 1 megabit per sekund for blot 5-6 år siden, bør man opgradere til i hvert fad 10 megabit per sekund, hvis hjemmesiderne på ens computerskærm skal loade lige så hurtigt i 2020, som de gjorde i 2010. Og allerede nu har en del danskere installeret endnu hurtigere internetforbindelser på for eksempel 100 megabit per sekund.

»Når en bruger øger sin kapacitet fra for eksempel 10 til 100 megabit per sekund, er der også millioner af andre brugere, der gør det samme, og så skyder den samlede datamængde simpelthen i vejret,« fastslår professor Leif Katsuo Oxenløwe fra Institut for Fotonik, Danmarks Tekniske Universitet (DTU).

Behov for at håndtere data på en smart måde

»Lad os for eksempel antage, at alle lejligheder i en ret stor bygning har en forbindelse med en downloadhastighed på 10 megabit per sekund. Den datamængde, der kommer ind og ud af den bygning, vil nærme sig gigabitstørrelse,« forklarer Leif Katsuo Oxenløwe.

»Hvis nu bygningerne ved siden af bruger cirka lige så meget data, bliver det hurtigt til hundredvis af gigabit, der løber fra et byområde til et andet. Det hele bliver samlet ligesom åer, der løber ind i en stor flod. I disse store floder kommer man hurtigt op på terabitstørrelser, det vil sige en million gange mere data, end hvad man bruger derhjemme.«

»Og kommer man først ind i de store datacentre, hvor informationen ligger, er trafikken meget, meget større, end den ellers er udenfor. Inde i datacentrene er der virkelig stort behov for at håndtere data på en smart måde,« konstaterer professoren, der er leder af instituttets gruppe, som går under navnet ‘High-Speed Optical Communications.’

Flere og flere mennesker får adgang til internettet

Yunhong Ding er et af de mange kloge hoveder i gruppen, og han peger på endnu en årsag til, hvorfor det bliver nødvendigt at håndtere endnu mere data i de kommende år:

»Der er stadig utroligt mange mennesker, der ikke har adgang til internettet, og der vil altså komme flere og flere internetbrugere i fremtiden,« fastslår forskeren, der kommer fra Kina, men har boet i Danmark og arbejdet på DTU i cirka fem år.

Siden 2013 har Yunhong Ding været i gang med et projekt, som bliver støttet af Det Frie Forskningsråd inden for rammerne af Sapere Aude-programmet. Projektet løber frem til oktober 2016.

Siliciumbaserede komponenter skal forbedre kommunikationen

Internettet er bygget på optisk kommunikation, det vil sige overførsel af information ved hjælp af lys transmitteret gennem lysledere.

Yunhong Dings projekt går så ud på at finde løsninger til at forbedre optisk kommunikation ved at bruge siliciumbaserede komponenter, som man ellers normalt anvender i elektroteknikken og mikroelektronikken.

»Jeg har tidligere arbejdet med siliciumbaserede fotoniske integrerede kredsløb og har haft publikationer inden for denne teknologi, men i det nuværende projekt fokuserer jeg på, hvordan man kan bruge teknologien i et nyt, meget stort anvendelsesområde,« fortæller Yunhong Ding.

Yunhong Ding står over for flere udfordringer

I projektets beskrivelse kan man læse, at Yunhong Ding står over for flere videnskabelige udfordringer.

1) »Den vigtigste udfordring vil være, hvordan man kobler lyset effektivt fra multikernefibre til en siliciumchip.«

2) »Derefter vil den næste udfordring være, hvordan man realiserer optiske kontakter, såkaldte optiske switches, som har et ultralavt energibehov. I optiske applikationer, såsom optisk kommunikationsnetværk, kan det ofte være meget fordelagtigt at kunne skifte bølgelængde på sine signaler.«

3) »Den tredje udfordring vil være at designe bølgelængdekonverteringschip, som fungerer fejlfrit. Dette skal gøres uden at øge energiforbruget.«

Den samlede udfordring bliver dermed, at »designe en ultrakompakt bølgelængdekonverteringschip med høj præstationsevne og dermed effektivt kombinere både bølgelængde og den rumlige dimension,« står det opsummeret i projektbeskrivelsen.

Succesfuldt forskningsarbejde er blot et af mange løsningsforslag

Med fire måneder tilbage af projektets løbetid kan man allerede nu konstatere, at det er blevet en succes, forsikrer gruppeleder Leif Katsuo Oxenløwe.

»Men der er lang vej, før det kan blive til noget, der bliver installeret i praksis. For der er masser af forskning i, hvordan man kan udvide datakapaciteten. Internetgiganter som for eksempel Google og Microsoft forsker også selv i det, og Yunhongs forslag er blot et af mange forslag til, hvordan det kan gøres,« siger Leif Katsuo Oxenløwe.

»Det er ikke sikkert, at hans teknologi vinder frem. Men hvis det sker, vil jeg skyde på, at der går cirka fem år, før teknologien kan blive implementeret.«

Det er nu, vi skal forske i den teknologi, som vi skal bruge i 2030

Fem år kan lyde som lang tid, men det er helt normalt, at det tager endnu længere tid at gå fra grundforskning til en færdig og brugbar løsning, fortæller professor Preben Mogensen fra Institut for Elektroniske Systemer, Aalborg Universitet.

»Typisk går der 10-15 år, så hvis man skal have en teknologi, der opfylder behovene i 2030, er det faktisk nu, man skal gå i gang med forskningen,« siger Preben Mogensen.

»Teknologien bliver hele tiden bedre og bedre. Og selv om den ikke følger Moores lov helt, gør den det delvist (ifølge Moores lov fordobles kapaciteten af integrerede kredse, hver gang der er gået cirka halvandet år, red.). Normalt ligger teknologiforbedringerne et sted mellem 25 og 40 procent om året,« fastslår Preben Mogensen.

Ingen udsigt til, at teknologiudviklingen holder op

Spørgsmålet er imidlertid, om ikke der findes en grænse for den teknologiske udvikling. Bliver vi mennesker mon nogensinde tilfredse med det, vi har, og holder vi mon op med at stræbe efter hurtigere teknologier?

»Det er ikke et teknologisk spørgsmål, men mere et filosofisk spørgsmål om den menneskelige natur. I de seneste mange år har der jo været nogle, der har sagt: ‘Vi har ikke brug for flere biler. Vi har ikke brug for mere datakapacitet. Vores computere behøver ikke køre hurtigere, end de kører nu.’ Alligevel udvikler det hele sig hele tiden,« siger professor Leif Katsuo Oxenløwe fra DTU.

Han får opbakning fra Preben Mogensen fra Aalborg Universitet:

»Min påstand er, at vi vil fortsætte med teknologiudviklingen. Jeg kan ikke sige præcist, hvad vi vil bruge den nye teknologi til, og hvordan vi vil bruge den, men tro mig, der er nogle, der nok skal finde ud af at lave nogle nye applikationer, hvor vi får brug for mere datakapacitet.«

Vigtigt at blive ved med at udvikle kommunikationen

Vi bør glæde os over, at udviklingen trods alt ofte resulterer i meget relevante og brugbare løsninger, pointerer Leif Katsuo Oxenløwe:

»Der er heldigvis ikke kun tale om underholdning. I de seneste år er der også kommet sådan noget som langdistanceoperationer, som læger kan udføre et sted i verden, mens de befinder sig i en helt anden verdensdel. Kommunikationen med astronauterne i rummet er et andet godt eksempel,« siger DTU-professoren.

LÆS OGSÅ:

»Der er ikke noget, der tyder på, at vi holder op med at videreudvikle vores kommunikation, for det er noget, vi har brug for. Det er vigtigt for os.«