Od nanolusterek do petabitów

Czy Internet może stale być coraz szybszy i tańszy? Zapewne tak, ale tylko przy wykorzystaniu coraz nowocześniejszych technologii, takich jak systemy mikro-elektro-mechaniczne MEMS.

Czy Internet może stale być coraz szybszy i tańszy? Zapewne tak, ale tylko przy wykorzystaniu coraz nowocześniejszych technologii, takich jak systemy mikro-elektro-mechaniczne MEMS.

Nie od dziś wiadomo że przełomowe wynalazki mają często charakter interdyscyplinarny i pojawiają się na styku różnych dziedzin. Potwierdzają to technologie systemów mikro-elektro-mechanicznych MEMS (Micro-Electro-Mechanical System). Ich odmianę, integrującą także zjawiska optyczne, nazywa się niekiedy MOEMS (systemy mikro-optyczno-elektro-mechaniczne). Urządzenia te posiadają właściwość łączenia dwóch wielkich obszarów fizyki: świata mechaniki i elektromagnetyzmu. Głównie odgrywają rolę przetworników wielkości jednego z tych obszarów (siły i prędkości) na wielkości z obszaru drugiego (pole magnetyczne czy napięcie elektryczne).

Choć to nowa dziedzina, o historii sięgającej minionej dekady, to jednak również ci, którzy uczyli się fizyki więcej niż 10 lat temu, znają takie fenomeny, jak piezoelektryzm czy magnetosprężystość. Przypomnijmy jedynie, że na powierzchni bryły dielektrycznej kryształu piezoelektryka, poddanej mechanicznym naprężeniom, powstają ładunki elektryczne, co ma zastosowanie m.in. w akustoelektronice. Można zatem powiedzieć, że MEMS to rodzaj czarnej skrzynki, prowokującej powstawanie efektów fizycznych o naturze innej niż ich przyczyna.

Gabinet luster

Tak naprawdę mówimy tu nie o skrzynkach, lecz o "mikroskrzyneczkach", posiadających wymiary rzędu ledwie mikrona. Są to zatem struktury nie większe od grubości włosa bądź piaskowej drobinki. Poza wymienionymi zjawiskami mechanicznymi i elektromagnetycznymi (z optycznymi włącznie) MEMS może integrować efekty biochemiczne, radiacyjne czy termiczne. Świadczy to o spektrum możliwych zastosowań tych urządzeń: od medycznych (kardiologia, neurologia, dozowanie leków), przez motoryzację (systemy bezpieczeństwa, zawieszenie) do informatycznych (pamięci, światłowody).

Tylko w USA rynek MEMS-ów osiągnął poziom 3 mld USD rocznie i na przestrzeni ostatnich 10 lat ciągle wzrasta, w tempie kilkunastu procent rocznie. Znamienny dla współczesności jest także podział tej sumy - przemysł wojskowy (obronny łącznie z kosmicznym) to tylko ćwierć miliarda dolarów, co stanowi kilkuprocentowy ułamek całości. Natomiast ponad 2/3 z owych 3 mld przypada na przemysł cywilny (w tym informatyka), reszta na medycynę.

W obszarze teleinformatyki spektakularnym przełomem było wprowadzenie na rynek w 1999 r. przez firmę Lucent sieciowych przełączników optycznych zastępujących komutację elektroniczną. W optycznej centrali (optical fabric) o nazwie Lambda Router Wave Star funkcję przełączania strumieni świetlnych realizuje się za pomocą matryc z miniaturowymi lustrami. Możliwe są tu rozwiązania dwuwymiarowe bądź też oszczędniejsze objętościowo 3D. Podobne rozwiązania oferuje także Xerox w postaci przełącznika optycznego na jednym chipie krzemowym.

Człowiek w sieci

Rynek optycznych MEMS-ów rozwija się bardzo dynamicznie. Optyczne przełączniki sieciowe są zwieńczeniem najnowocześniejszych technologii sieciowych. Również w tej dziedzinie daje znać o sobie prawo Moore'a: mniej więcej co dwa lata następuje podwojenie przepustowości sieci światłowodowych. Jeszcze w początkach lat 90. ub.w. zaawansowanym standardem była przepustowość w obszarze pojedynczych Gb/s w pojedynczym włóknie światłowodowym. Dziś "od ręki" można zaopatrzyć się w systemy oferujące 150 pojedynczych długości fal świetlnych po 10 Gb/s. To zaś oznacza, że już się dokonało praktyczne wejście w obszar sieci terabitowych.

Czy to wystarcza? Internet jest przecież nie nasycony - każde pasmo przenoszenia, prędzej czy później, okaże się dla niego za wąskie. Niemal archaiczne już dzisiaj normy ISDN stały się przestarzałe, zanim nastąpiło upowszechnienie tej technologii - tymczasem ich twórcom wydawały się wizjonerską technologią. Owszem, dla danych tekstowych wystarczyłoby to z nawiązką. Ale informacja, która zaczyna "mówić" i "ruszać się", w dodatku w kolorze, oznacza wykładniczy wzrost ilości bitów i bajtów niezbędnych do jej kodowania i przenoszenia. Świat czeka na względnie tanie aplikacje wideokonferencyjne, a wszystko najlepiej z jakością DVD, całkowicie "na żywo" i oczywiście w obrazach o rozmiarach znacznie większych od przysłowiowego znaczka pocztowego.

Mamy zatem do czynienia z realistycznymi i co najwyżej średnioterminowymi potrzebami do zaspokojenia. Nie musimy uciekać się do tak spektakularnych prognoz, jak ta, którą przed trzema laty opublikował szef firmy Storagetek Randy Chalfant. Na podstawie dynamiki rozwoju informatyki i oszacowania liczby danych niezbędnych do transmisji koordynatów molekuł ludzkiego organizmu stwierdzono w niej, że teleportacja człowieka nie nastąpi przed rokiem 2050, a jedynie być może w roku 2100.

W celu komercyjnej reprodukcji treści Computerworld należy zakupić licencję. Skontaktuj się z naszym partnerem, YGS Group, pod adresem [email protected]

TOP 200