Przejdź do treści

Cyberpunk 2077 — nierzeczywistość na wyciągnięcie rzeczywistej ręki? 6G jako katalizator nadchodzącej przyszłości.

Autor: M. Dylewski

network-4556932_1920

W dzi­siej­szych cza­sach wszy­scy zdą­ży­li­śmy się przy­zwy­cza­ić do natych­mia­sto­wej respon­syw­no­ści wszel­kie­go rodza­ju urzą­dzeń elek­tro­nicz­nych. Poczy­na­jąc od smar­twat­chy prze­cho­dząc przez smart­fo­ny, lap­to­py, kom­pu­te­ry oso­bi­ste a koń­cząc na auto­no­micz­nych samo­cho­dach z pod szyl­du Tesli[1] (dru­giej gene­ra­cji). Ponad­to już od kil­ku lat na ryn­ku elek­tro­ni­ki jasno zauwa­żyć moż­na wystę­po­wa­nie eko­sys­te­mów poszcze­gól­nych firm. Dla przy­kła­du Apple czy Sam­sung. Dzię­ki nowo­cze­sne­mu podej­ściu urzą­dze­nia danych kor­po­ra­cji kali­bru­ją się wza­jem­nie bez potrze­by inge­ren­cji ze stro­ny użyt­kow­ni­ka (np.: mac­bo­ok i ipho­ne). Nie jest to oczy­wi­ście nic nowe­go. Oso­by inte­re­su­ją­ce się tema­tem dosko­na­le wie­dzą, iż piszę o IoT (Inter­net of Things) czy­li Inter­net Rze­czy. Pod­sta­wą do dzia­ła­nia takiej sie­ci jest mno­gość urzą­dzeń w niej wystę­pu­ją­cych. Pozwa­la to na cią­głą oraz szyb­ką wymia­nę danych pomię­dzy nimi, a przede wszyst­kim daje moż­li­wość efek­tyw­nej oraz bez­prze­wo­do­wej łącz­no­ści, bez któ­rej cały pro­ces nie mógł­by mieć miej­sca. Od wie­lu lat prze­pu­sto­wość takich sie­ci, czy­li ilość danych prze­sy­ła­nych na sekun­dę, sta­je się coraz więk­sza i to mię­dzy inny­mi ten czyn­nik jest ści­śle powią­za­ny z ilo­ścią urzą­dzeń w takim sys­te­mie. Obec­nie mamy dostęp­ne róż­ne gene­ra­cje komer­cyj­nych tech­no­lo­gii potrzeb­nych do takich dzia­łań. Piszę tu rzecz jasna o sie­ciach takich jak 1G, 2G, 3G, 4G etc. Dla przy­kła­du sieć 1G może prze­sy­łać dane o pręd­ko­ści 2,4kbps. Jeże­li jed­na stro­na doku­men­tu Micro­soft Word posia­da roz­miar w oko­li­cach 20 baj­tów nato­miast 1 kilo­bajt rów­na się 1000 baj­tów (na potrze­bę prost­szych obli­czeń, przy­ję­ty został sys­tem dzie­sięt­ny), ozna­cza to, że w przy­pad­ku sie­ci 1G jeste­śmy w sta­nie prze­słać w cią­gu sekun­dy 120 stron wyżej wymie­nio­ne­go doku­men­tu. Niech to będzie nasz punkt odnie­sie­nia do dal­szych roz­wa­żań w arty­ku­le. W przy­pad­ku dru­giej gene­ra­cji takiej sie­ci, czy­li 2G, pręd­kość wzro­sła nie­mal­że dwu­dzie­sto­krot­nie, a mia­no­wi­cie do 40kbps. Po szyb­kich obli­cze­niach moż­na stwier­dzić, iż 2400 stron doku­men­tu Micro­soft Word prze­sy­ła­nych jest przez taką sieć w cią­gu jed­nej sekun­dy. Dla per­spek­ty­wy prze­sył takiej ilo­ści danych wystę­pu­je w trak­cie dwóch i pół prze­cięt­ne­go ludz­kie­go mru­gnię­cia. Trze­ba przy­znać, iż magia liczb w tym wypad­ku jest wyjąt­ko­wo wcią­ga­ją­ca. Jed­nak nie samą magią czło­wiek żyje.

darkness-3144595_1920

Życie na fali

Co w takim razie jest nośni­kiem takiej ilo­ści infor­ma­cji? Czy to ilu­zo­rycz­na nie­wy­tłu­ma­czal­na siła? Nie. Są nimi radio­we fale elek­tro­ma­gne­tycz­ne. Zgod­nie z kla­sy­fi­ka­cją uję­tą przez Unię Euro­pej­ską, wystę­pu­ją w zakre­sie poni­żej 3000 GHz[2]. Jeden Hertz jest to nic inne­go jak jeden peł­ny okres na sekun­dę. Z kolei okres jest to czas, w któ­rym powta­rza się sekwen­cja zmian. Może­my sobie to wyobra­zić w bar­dzo pro­sty spo­sób. Jeśli rzu­ci­my kamień w śro­dek nie­na­ru­szo­nej tafli wody to od cen­trum miej­sca upad­ku kamie­nia zaczną się roz­cho­dzić fale w kon­kret­nych odstę­pach. Tak wła­śnie zosta­li­śmy kre­ato­rem lub kre­ator­ką pro­pa­ga­cji falo­wej. Nie wcho­dząc w mean­dry nauk zwią­za­nych z fala­mi elek­tro­ma­gne­tycz­ny­mi, win­ni­śmy wie­dzieć na potrze­by tech­no­lo­gii 3G, 5G itd., że mniej­sze fale o wyż­szej czę­sto­tli­wo­ści są w sta­nie trans­por­to­wać więk­sze ilo­ści infor­ma­cji z uży­ciem szyb­szej pręd­ko­ści. Jed­nak tutaj napo­ty­ka­my pro­blem. Cha­rak­te­ry­sty­ka fal w wypad­ku oma­wia­nej tech­no­lo­gii powo­du­je, że im mniej­szych fal uży­je­my, tym mniej­szy będzie ich zasięg. Wie­dząc, że nadaw­ca­mi oraz odbior­ca­mi tych­że fal są takie urzą­dze­nia jak smart­fo­ny (a mogą być rów­nież pral­ki, mikro­fa­lów­ki itd.), rysu­je nam się potrze­ba natę­że­nia prze­strze­ni fizycz­nej wła­śnie taką elek­tro­ni­ką. Ujmu­jąc rzecz bar­dziej po ludz­ku, im wię­cej elek­tro­ni­ki z tech­no­lo­gią bez­prze­wo­do­wej trans­mi­sji infor­ma­cji na m2 kuli ziem­skiej, tym lepiej dla nasze­go sys­te­mu (wię­cej tele­fo­nów = lepiej dla nas). Dzię­ki temu sieć może dzia­łać. Jest to fun­da­men­tal­na cecha potrzeb­na do współ­ist­nie­nia w cyfro­wej rzeczywistości(rozwijana już od bar­dzo dawna).

Obec­nie naj­now­szą komer­cyj­ną tech­no­lo­gią bez­prze­wo­do­we­go prze­sy­łu danych za pomo­cą takich sie­ci, dostęp­ną na ryn­ku, jest 5G. Jak poda­je naj­now­szy Erics­son Mobi­li­ty Report (listo­pad, 2020), ocze­ku­je się, iż w roku 2026 na zie­mi będzie 3.5 mld użyt­kow­ni­ków tej sie­ci. Ponad­to pod koniec roku 2020 ma to być 1 miliard, czy­li oko­ło 15% popu­la­cji. Raport wspo­mi­na rów­nież, iż obec­nie 69% czo­ło­wych ope­ra­to­rów tele­fo­nii komór­ko­wej zaim­ple­men­to­wa­ło 5G do swo­ich usług na cele komer­cyj­ne. Prze­pu­sto­wość łącza 5G w trak­cie pobie­ra­nia wyno­si 20Gb/s nato­miast wysy­ła­nia to 10Gb/s. Wra­ca­jąc do nasze­go doku­men­tu Micro­soft Word, licz­by te ozna­cza­ją, iż w trak­cie jed­nej sekun­dy jeste­śmy w sta­nie wysłać 250 000 pakie­tów danych o wadze 40 kilo­baj­tów każ­dy. Jest to 600 000 000 jed­no­stron­nych doku­men­tów Micro­soft Word. W cią­gu tej samej sekun­dy z sie­cią może­my się podzie­lić ich podwój­ną ilo­ścią, czy­li 1 200 000 000. Lecz aby to mia­ło miej­sce, zagęsz­cze­nie urzą­dzeń obsłu­gu­ją­cych 5G musi wyno­sić 1 000 000 na kilo­metr kwa­dra­to­wy. Jest to rzecz jasna zwią­za­ne z rodza­jem fal o jakich wcze­śniej pisa­łem. Dla przy­po­mnie­nia. Wyż­sza gene­ra­cja sie­ci uży­wa krót­szych fal(o wyż­szej czę­sto­tli­wo­ści), krót­sze fale efek­tyw­ne są na mniej­szych odle­gło­ściach. Eli­mi­na­cją tego pro­ble­mu jest wyż­sze zagęsz­cze­nie urzą­dzeń posia­da­ją­cych mode­my 5G. Według doku­men­tu udo­stęp­nio­ne­go przez fir­mę Sam­sung do roku 2030 w świa­to­wym IoT ma być 500 miliar­dów urzą­dzeń. W tym samym cza­sie nasz ziem­ski dom będzie zamiesz­ki­wać oko­ło 8,5 miliar­da ludzi. Daje to 59 razy wię­cej urzą­dzeń niż nas samych. Czy to wystar­czy do wizji Cyber­pun­ko­we­go świa­ta z holo­gra­ma­mi lub omni­fo­na­mi wyję­ty­mi z książ­ki „Hel3” Jaro­sła­wa Grzę­do­wi­cza? Oczy­wi­ście, że nie.

Jed­nak na odle­głym wir­tu­al­nym hory­zon­cie, w świe­cie nie­wi­dzial­nych cyfro­wych kon­ste­la­cji, poja­wia się nowy pro­rok, a jest nim kolej­na gene­ra­cja tech­no­lo­gii, czy­li 6G. Plat­for­ma ta ma zapew­nić tzw. „Hyper­con­nec­ti­vi­ty”. Ter­min ten ozna­cza, że nie­mal­że wszyst­kie rze­czy będą się ze sobą komu­ni­ko­wać. Nawet ubra­nia. Jest to rze­czy­wi­sta wizja IoT. Brzmi wspa­nia­le, nie­praw­daż? To dopie­ro począ­tek. Mimo że zbli­ża­my się do koń­ca arty­ku­łu to przy­śpie­szy­my niczym sygna­ły elek­tro­ma­gne­tycz­ne na bez­prze­wo­do­wych łączach przy­szło­ści. Będzie to nie­mal­że prze­jażdż­ka cyfro­wym rollercoaster’erem. Radzę zapiąć wir­tu­al­ne pasy i zwięk­szyć prze­pu­sto­wość neu­ro­no­wych auto­strad w naszej cen­tral­nej jed­no­st­ce obliczeniowej.

 

[1] https://proline.pl/?n=elon-musk-tesli-nasze-pelni-autonomiczne-samochody-sa-teraz-bardzo-blisko

[2] https://eur-lex.europa.eu/legal-content/PL/ALL/?uri=CELEX%3A32014L0053

Przy­szłość już dzisiaj

W cza­sach teraź­niej­szych spo­tkać się może­my z taki­mi okre­śle­nia­mi jak AR (Augmen­ted Reali­ty) oraz VR (Vir­tu­al Reali­ty), czy­li kolej­no roz­sze­rzo­na rze­czy­wi­stość oraz wir­tu­al­na rze­czy­wi­stość. W prak­ty­ce są to spe­cjal­ne oku­la­ry czę­sto spo­ty­ka­ne przy kon­so­lach do gier. W tym wypad­ku jest to VR. Nato­miast z AR może­my zapo­znać się na przy­kład w naj­now­szych smart­fo­nach od pro­du­cen­ta Apple, świet­nie przy tym uty­li­zu­ją­cych tech­no­lo­gie lidaru(skanu prze­strzen­ne­go 3D ota­cza­ją­cej nas rze­czy­wi­sto­ści). Jed­nak co się sta­nie, gdy wpad­nie­my na sza­lo­ny pomysł połą­cze­nia tych­że tech­no­lo­gii? Oka­że się, iż nie jest to nic sza­lo­ne­go, ponie­waż już daw­no ktoś na to wpadł i będzie speł­niał taką wizję. Reali­za­cja kry­je się pod nazwą XR (X Reali­ty lub Cross Reali­ty). Tak, będą to holo­gra­my z Cyberpunk’a 2077, Star Tre­ka, Łow­cy Andro­idów, Metro­po­lis, Aki­ry, Ghost In The Shell czy Ja, robot. Może jesz­cze nie na ska­le tych, któ­re wiel­ko­ścią przy­po­mi­nać będą olbrzy­my oku­pu­ją­ce naj­więk­sze wie­żow­ce w mie­ście. 6G w tym wypad­ku umoż­li­wi trans­mi­sje danych z pręd­ko­ścią 1Tbps (1000Gbps). Jak Pań­stwo słusz­nie zauwa­ży­li, przy­szedł czas na przy­wo­ła­nie punk­tu odnie­sie­nia, jakim jest doku­ment w pro­gra­mie Micro­soft Word. Mia­no­wi­cie, pręd­kość tech­no­lo­gii 6G, zezwo­li na prze­sył 60 000 000 000(60 miliar­dów) poje­dyn­czych stron doku­men­tu w cią­gu jed­nej sekun­dy. Odpo­wie­dzią na potrze­bę infor­ma­cji o wyżej wymie­nio­nych licz­bach są smart­fo­ny. W trak­cie uży­wa­nia 6.7 calo­we­go małe­go prze­no­śne­go kom­pu­te­ra oso­bi­ste­go do wyświe­tle­nia na nim holo­gra­mu wyma­ga­na jest prze­pu­sto­wość 0.58Tbps(zapotrzebowanie na gene­ro­wa­nie holo­gra­ficz­nych pik­se­li). Prócz więk­szej ilo­ści danych zmniej­sza się rów­nież opóź­nie­nie z jakim je prze­sy­ła­my do 0.1ms (1ms dla 5G). Wystar­czy wyobra­zić sobie nasze­go holo­gra­ficz­ne­go bliź­nia­ka na dru­gim koń­cu świa­ta reagu­ją­ce­go na nasze ruchy w cza­sie rze­czy­wi­stym. To pro­wa­dzi do wizji o cie­ka­wych zasto­so­wa­niach takich moż­li­wo­ści. Prze­cho­dząc do gene­ra­cji 6G. Zaczy­na­my korzy­stać z jesz­cze krót­szych fal, co sta­wia przed nami kolej­ne ogra­ni­cze­nia, ale na szczę­ście nale­ży­my do pomy­sło­we­go gatun­ku. Potrze­bu­je­my jesz­cze więk­szej ilo­ści urzą­dzeń na kilo­metr kwa­dra­to­wy, aby sieć dzia­ła­ła płyn­nie. Jest to mia­no­wi­cie 107. 10 razy wię­cej niż w przy­pad­ku 5G. W takiej sytu­acji będzie­my potrze­bo­wać anten zarów­no wewnątrz miesz­kań, jak i na zewnątrz(bloki, poko­je, domy, latar­nie miej­skie etc.). Pomóc ma tutaj przy­go­to­wa­na spe­cjal­nie na tę oka­zję imple­men­ta­cja „celo­wa­nia” fala­mi przez nadaj­ni­ki, jak i odbior­ni­ki („pen­cil point accu­ra­cy”). Selek­tyw­ne dobie­ra­nie pasm w celu opty­ma­li­za­cji prze­pły­wu infor­ma­cji (Tech­no­lo­gia MIMO [Mul­ti­ple Input Mul­ti­ple Out­put] otwie­ra spo­sob­ność do odbie­ra­nia i wysy­ła­nia wie­lu sygna­łów jed­no­cze­śnie). W tym wszyst­kim wiel­ką rolę ma ode­grać AI (sztucz­na inte­li­gen­cja), któ­ra korzy­sta­jąc z mocy obli­cze­nio­wej całej sie­ci będzie nią zarzą­dzać w naj­bar­dziej moż­li­wie wydaj­ny spo­sób. Przy­szłość w tym kie­run­ku zosta­nie zago­spo­da­ro­wa­na przez ONAP (Open Network Auto­ma­tion Plat­form). Wszyst­ko to wyni­ka z wizji przed­sta­wio­nej w doku­men­cie Sam­sun­ga. Jest to przy­szłość, w któ­rej urzą­dze­nia sta­ją się jed­no­ścią na potrze­by sie­ci (podob­nie dzia­ła Block­cha­in), dzie­lą się ze sobą moż­li­wo­ścia­mi obli­cze­nio­wy­mi. Tutaj docie­ra­my do kolej­nej wąt­pli­wo­ści, a kon­kret­nie mocy prze­ro­bo­wej prze­no­śnych urzą­dzeń, jak i pro­za­icz­ne­go pro­ble­mu, czy­li znaj­du­ją­cych się w nich bate­rii . Ilość wyko­ny­wa­nych zaawan­so­wa­nych ope­ra­cji obli­cze­nio­wych przez taki sprzęt o ile jest moż­li­wa o tyle wyma­ga dużych zaso­bów ener­ge­tycz­nych. W tej sytu­acji pro­ble­mem mogą być zbyt sła­be ogni­wa zasi­la­ją­ce. W związ­ku z powyż­szym Sam­sung doko­nu­je pre­dyk­cji mega­tren­dów w tej dzie­dzi­nie, a mają być nimi IoT na wiel­ką ska­lę, nowo­cze­sne zasto­so­wa­nie AI czy łatwiej­sza moż­li­wość osią­ga­nia celów spo­łecz­nych. Trud­no się nie zgodzić.

future-175620_1920

Skosz­to­wać jutra

W takim razie puść­my wodze wyobraź­ni, zanurz­my się w wir­tu­al­nym ukła­dzie ner­wo­wym rze­czy­wi­ste­go życia (już od daw­na budo­wa­nym). Wsta­je­my obu­dze­ni kry­sta­licz­nym, acz fine­zyj­nym, cyber­ne­tycz­nym gło­sem nasze­go smart home, sper­so­na­li­zo­wa­nym pod nasze indy­wi­du­al­ne wyma­ga­nia. Na pod­sta­wie wie­dzy z wczo­raj oraz jako­ści snu szczo­tecz­ka do zębów poda­je nam infor­ma­cje o ilo­ści cykli potrzeb­nych do wyczysz­cze­nia zębów, a w trak­cie pro­ce­su ich mycia ana­li­zu­je skład che­micz­ny jamy ust­nej. W tym momen­cie eks­pres do kawy wybie­ra jej naj­ko­rzyst­niej­szy rodzaj, wła­ści­wą kom­po­zy­cje dodat­ków oraz per­fek­cyj­ną tem­pe­ra­tu­rę, wszyst­ko aby nie zabu­rzyć deli­kat­nej home­osta­zy orga­ni­zmu. W trans­pa­rent­nych ekra­nach uka­zu­je się nam widok maje­sta­tycz­nych gór­skich szla­ków, gdyż nasz sen nie był spo­koj­ny. W trak­cie delek­to­wa­nia się poran­ną kawą naszym oczom uka­zu­je się holo­gram isto­ty opo­wia­da­ją­cy o naj­now­szych infor­ma­cjach ze świa­ta, szcze­gól­nie z tego co dzie­je się na Mar­sie. Wszyst­ko to sub­tel­nym gło­sem, aby nie zakłó­cić jesz­cze nie do koń­ca wybu­dzo­ne­go cia­ła, jak i duszy. Po odzia­niu się w ubra­nia, sta­le odczy­tu­ją­ce­go para­me­try nasze­go orga­ni­zmu, idzie­my w kie­run­ku peł­ni auto­no­micz­ne­go samo­cho­du, któ­ry z dale­ka wita nas rewią świa­teł, niczym cie­szą­cy się na nasz widok pie­sek. Wsia­da­jąc opo­wia­da nam dobry żart na lep­szy począ­tek dnia. Posia­da­jąc dane wszyst­kich pojaz­dów z mia­sta oraz infor­ma­cji o tym, gdzie i w jakim momen­cie włą­czy się zie­lo­ne świa­tło, wybie­ra naj­lep­szą tra­sę. W razie zmian prze­twa­rza je w cza­sie rze­czy­wi­stym. Jed­no­cze­śnie suge­ru­je jakie fir­my na świe­cie roku­ją naj­le­piej pod kątem inwe­sty­cji. W razie potrze­by może poroz­ma­wiać jak sta­ry dobry kole­ga. Wszyst­ko to dzie­je się bez jakiej­kol­wiek miej­skiej kako­fo­nii, gdyż nasta­ła era samo­cho­dów elek­trycz­nych. Jadąc mija­my ludzi, któ­rzy pro­wa­dzą swo­je indy­wi­du­al­ne kon­cer­ty, wyma­chu­jąc ręka­mi, jak­by malo­wa­li wyra­fi­no­wa­ne obra­zy jakich nie powsty­dzi­ła­by się sztucz­na inte­li­gen­cja. To wła­śnie omni­fo­ny. Wśród ludzi prze­cha­dza­ją się auto­no­micz­ne huma­no­idal­ne robo­ty. Co jakiś czas widać  poru­sza­ją­ce się brze­gi gigan­tycz­nych wie­żow­ców, jak­by oddy­cha­ły swo­im ryt­mem. Nasz wzrok widzi nadaj­ni­ko-trans­mi­te­ry MIMO, któ­re ukła­da­ją swo­je uszy w celu inte­li­gent­ne­go zarzą­dza­nia ota­cza­ją­cą nas nie­wi­dzial­ną cyfro­wą paję­czy­ną uszy­tą z nie­wy­obra­żal­nych ilo­ści infor­ma­cji. A u pod­staw tego wszyst­kie­go nie­po­zor­ny kod binar­ny 01001101 01100101 01100011 01101000 01100001 01101110 01101001 01101011.

 

War­to wspo­mnieć o nie­daw­nym wystrze­le­niu na orbi­tę ziem­ską przez Chi­ny sate­li­ty zawie­ra­ją­ce­go eks­pe­ry­men­tal­ne tech­no­lo­gie 6G[1]. Według BBC jest to pierw­szy na świe­cie test 6G w prze­strze­ni kosmicz­nej. Sate­li­ta będzie testo­wa­ła mię­dzy inny­mi czę­sto­tli­wość THz za pomo­cą któ­rej moż­na prze­słać nawet 115Gbps. Tym razem jed­nak nie ura­czę Pań­stwa licz­ba­mi w kon­tek­ście jed­nej stro­ny doku­men­tu Micro­soft Word. Nie mniej nie omiesz­kam dodać łyż­ki dzieg­ciu do tej mio­do­wej bom­by. W Chi­nach znaj­du­je się fir­ma o nazwie „megvii” zaj­mu­ją­ca się gro­ma­dze­niem oraz prze­twa­rza­niem danych. Nic dziw­ne­go, praw­da? Jej zało­ży­ciel nazwał jeden z pro­jek­tów pro­wa­dzo­nych przez fir­mę „Sky­net”.

 

Arty­kuł został napi­sa­ny na pod­sta­wie doku­men­tu fir­my Sam­sung „The Next Hyper-Con­nec­ted Expe­rien­ce for All”.

[1] https://ia.acs.org.au/article/2020/china-launched-a-6g-satellite—so-what-.html

Powrót do Spi­su treści