در بسياري از طرح‌هاي عظيم علمي دنيا نام يك ايراني به چشم مي‌خورد.پروفسور كاوه راد هم يكي از اين بزرگان است.
اختراع محسن كاوه راد باعث تحولي در رشد تكنولوژي خواهد شد. او توانسته سامانه‌اي را طراحي كند كه سرعت انتقال داده (اينترنت) از طريق سيم‌هاي مسي به 100 گيگابيت بر ثانيه برسد.
البته او در جايي قدم مي‌زند كه شايد نسل‌هاي آينده قدر زحماتشان را بيشتر از ما بدانند. افزايش سرعت اينترنت و انتقال داده در رأس طرح‌هاي تحقيقاتي بسياري از تشكل‌هاي علمي است كه اين مهم به دست اين استاد ايراني به كمال رسيده است.
لازم به توضيح نيست كه جاي استفاده‌اي براي ما در ايران از اين سامانه‌ها نيست چرا كه سرعت اينترنت در ايران محدود است. پرفسور كاوه راد نظر جالبي در باره اين محدوديت دارد. او به كل با محدوديت مخالف است و مي‌گويد از هر تكنولوژي مي‌توان استفاده درست يا نادرست كرد و اگر به خاطر عده‌اي سوء استفاده گر راه رشد را براي استعدادها ببنديم، خطاي بزرگي مرتكب شده‌ايم.
كاوه راد معتقد است درصورت محدود كردن سرعت اينترنت، سرعت پيشرفت تكنولوژي‌هاي ديگر را هم به همان نسبت كم مي‌كنيم. گفت‌وگوي همشهري را با پرفسور محسن كاوه راد، محقق و استاد دانشگاه پنسيلوانيا مي‌خوانيد.
از اختراعتان و طرحي كه براي انتقال داده‌ها با سرعت 100 گيگابيت در ثانيه از طريق سيم‌هاي مسي داشتيد، شروع كنيم. ظاهرا به اين سرعت تا 70 متر فاصله توانسته‌ايد برسيد، ولي مثل اينكه هدف شما 100 متر است.
يك كمپاني فرانسوي به نام نيكسن هست كه هم كابل مسي مي‌سازد و هم فيبر نوري. دو تا از مراكز تحقيقاتي اين كمپاني در آمريكاست و يكي از آن‌ها هم در دانشگاه ما در پنسيلوانيا قرار دارد كه روي كابل مسي و شبكه‌هاي اطلاعاتي كار مي‌كنند.
حدود 4 سال پيش بود كه ما با آن‌ها مشتركاً طرحي را شروع كرديم تا ببينيم كه تا چه سرعتي مي‌شود از طريق سيم‌هاي مسي اطلاعات (data) فرستاد. در سال 2003 بود كه سامانه‌اي را طراحي كرديم كه توانايي انتقال داده را با سرعت 10 گيگابيت داشت.
اين سامانه را هم اكنون كمپاني‌هاي آمريكايي هم ساخته‌اند و در حال عرضه به بازار هستند.
• اين سامانه به نام شما ثبت شده است؟
خير. ببينيد وقتي چنين مسائل و نوآوري‌هايي ايجاد مي‌شود IEEE آن را به نام كسي ثبت نمي‌كند بلكه طبق آن، استاندارهاي جديدي را تعريف مي‌كند.
• كيفيت سيم‌هاي مسي هم حتما در كيفيت انتقال مهم است. اين‌طور نيست؟
طبيعتا. خب وقتي كه كابل‌هاي بهتري به بازار مي‌آيد، ما هم مي‌توانيم سرعت انتقال را بالا ببريم. 4 سال پيش ما تحقيقاتمان را روي كابل‌هاي خاصي به نام cat-6 انجام داديم كه توانستيم به سرعت 10 گيگابيت در ثانيه برسيم.
به تازگي كابل cat-7 ساخته شده كه به نسبت ضخيم‌تر از نمونه‌هاي قبلي خود است و پوشش بهتري دارد و در كل مي‌توان گفت كه 15 درصد بازدهي بهتري از cat-6 دارد.
ما تحقيقاتمان را با هدف سرعت 100 گيگابيت بر ثانيه در فاصله 100 متر ادامه داديم. فعلاً تا 70 متر رسيده‌ايم و هنوز تحقيقات ما ادامه دارد و اميدواريم كه سرعت را در فاصله 100 متر هم پياده كنيم.
• شما در طراحي كابل‌ها دخيل هستيد؟
خير. ما به شركتي كه كابل‌ها را مي‌سازد مي‌گوييم كه اگر از 70 متر مي‌خواهيم به 100 متر برسيم كابل را كمي بايد بهبود دهيم و مهندساني كه در بخش ساخت و طراحي كابل‌ها دخيل هستند كار مي‌كنند و در واقع با همكاري گروهي اين ايده محقق مي‌شود.
من دو تا دانشجو دارم كه در اين طرح با من كار مي‌كنند كه يكي از آن‌ها آقاي علي انتشاري است كه از دانشجويان دانشگاه شريف بوده و ديگري يك دانشجوي بنگلادشي است.
• اساس طراحي براي بالا بردن سرعت در كابل‌هاي مسي چيست؟ آيا براي اين كار بايد ساختار مولكولي كابل را عوض كرد؟
سامانه كابل را خود كمپاني نيكسون اجرا مي‌كند. يعني اينكه يك مقدار آن را ضخيم‌تر مي‌كنند و پوشش بهتري به كار مي‌برند.
چون در هر كدام از اين كابل‌هاي اينترنت 4 سيم به هم پيچيده (twisted) وجود دارد و اگر اين‌ها درست عايق بندي و پوشش بندي نشوند در انتقال داده‌ها دچار تداخل مي‌شوند و اين مسئله باعث كم شدن سرعت انتقال مي‌شود.
در واقع در اين قسمت تنها روي طراحي و عايق‌بندي سيم كار مي‌شود. همين طور است.
اين قسمت كار را آن‌ها انجام مي‌دهند و قسمت اصلي كار را كه مربوط به فرستنده و گيرنده است را ما انجام مي‌دهيم كه با سيگنال پراسسينگ (signal processing) با سرعت بالاتر تكنيك‌هاي كدينگ (coding) و حذف كردن تداخل و نويز و... مي‌توانيم سرعت را بالاتر و تعداد خطاهاي داده‌ها را كم كنيم. در واقع همزمان با ازدياد سرعت، بازده انتقال را هم افزايش مي‌دهيم.
• به تازگي سامانه انتقال داده سمت سامانه‌هاي بي‌سيم سوق پيدا كرده، درصورتي كه تلاش شما در سرعت بيشتر سامانه‌هاي انتقال داده به وسيله سيم است.
ببينيد سامانه‌هاي بي‌سيم (wireless) جاي خود را دارند ولي هيچ گاه نمي‌توانند جاي سيم را بگيرند. يعني اين سرعت‌هايي كه ما صحبت شان را مي‌كنيم با سامانه‌هاي بي‌سيم و فركانس‌هاي راديويي امكانپذير نيست.
در واقع سامانه‌هاي بي‌سيم استفاده‌هاي ويژه‌اي دارند مانند لپ تاپ‌ها كه قابل حمل هستند و هر جايي كه هستيد مي‌توانيد از اين سامانه استفاده كنيد، ولي اين مسئله براي سرعت‌هاي پايين است.
درصورتي كه بحث سرعت‌هاي 100 گيگا بيت بر ثانيه براي مراكز داده‌ها (data center) است و حتي در سال‌هاي اخير براي شبكه‌هاي خانگي (home networking) از همين سيم‌هاي ايترنت (ethernet) استفاده مي‌كنند.
در خانه‌هاي جديدي كه در آمريكا ساخته مي‌شود از اين نوع كابل‌ها به جاي كابل‌هاي قديمي استفاده مي‌شود. البته سامانه‌هاي بي‌سيم هم با سرعت‌هاي پايين‌تر وجود دارد ولي جوابگوي مسائلي در آينده مانند سامانه‌هاي (HDTV (high definition television كه در حال رواج است، نيست و بايد از كابل‌هاي پرسرعت استفاده كنند.
• يعني سيم مسي شما بي‌رقيب است؟
سيم مسي تنها رقيبش فيبر نوري است. ولي از طرف ديگر فيبرنوري تك موج بسيار گران است و به همين خاطر براي مصارف خانگي توجيه اقتصادي ندارد. به‌دليل اينكه شما يك منبع نوري ليزري لازم داريد كه در اينجا حداقل 3هزار دلار قيمت دارد.
البته در آمريكا شركت‌هاي مخابراتي فيبر نوري را تا جلوي منازل كشيده‌اند و براي بالاتر بردن سرعت در داخل خانه هم مي‌شود از سيم‌هاي مسي استفاده كرد.
دليل فني ديگري هم در استفاده از سيم‌هاي مسي وجود دارد. ما قانوني به نام قانون مورس داريم كه براي سرعت انتقال داده در فيبر نوري هم محدوديت تعريف مي‌كند. به هيمن خاطر بهتر است كه در سيم مسي براي انتقال داده از الكترون‌ها استفاده كنيم تا اينكه در فيبرهاي نوري از الكترون‌ها استفاده كنيم.
• شما تاكنون تا 70 متر را توانسته‌ايد با سرعت 100 گيگابيت پشتيباني كنيد، ولي گفتيد كه هدف 100 متر است. چرا از 100 متر بيشتر در دستور كار شما قرار ندارد؟
با سيم مسي بيشتر از 100 متر امكان پذير نيست. يك قانوني به نام قانون شنون وجود دارد كه بيشينه هر سرعتي را كه در هر كانال مخابراتي مي‌توان فرستاد تعيين مي‌كند.
قانون شنون در كابل‌هاي مسي نشان مي‌دهد كه در حدود 100 متر مي‌توان به اين سرعت رسيد و اگر بيشتر از 100 متر بخواهيم پيش رويم بايد سرعت را كم كنيم. در غيراين صورت اطلاعات با خطاي زياد به گيرنده مي‌رسد و درصورت فاصله‌هاي طولاني اصلاً اطلاعات بي‌فايده مي‌شود.
• يعني كاملاً از بين مي‌رود؟
نه كاملاً، ولي نمي‌توان آن‌ها را بازيابي كرد. به همين دليل هم IEEE متراژ سيم‌هاي مسي براي انتقال داده را كاملاً استاندارد و عدد 100 متر را انتخاب كرده است.
البته با تكرار كردن اطلاعات مي‌شود به فواصل بيشتري دست يافت ولي بعد از 100 متر دوباره يك فرستنده- گيرنده احتياج داريم كه ما به آن مي‌گوييم تكراركننده (repeater) و اگر قيمت تكراركننده‌ها هم كمتر از قيمت‌هاي كنوني شود، مي‌توانيم فواصل بيشتري را طي كنيم.
• چه زماني اين سامانه به عرضه عمومي مي‌رسد؟
الان كابل هايش موجود است، ولي سامانه آن را بايد طراحي كنيم كه احتمالا تا 2 يا 3 سال آينده به بازار عرضه مي‌شود.
• نوآوري‌هاي شما در قسمتي از زندگي بشري است كه دقيقاً منطبق با مباحثي چون موج چهارم و فناوري‌هاي اطلاعاتي است. در مورد وضعيت فناوري اطلاعات در ايران چقدر مطلع هستيد؟
من از طريق يكي از دانشجويانم با كساني كه در ايران وبلاگ مي‌نويسند آشنا شدم و هر روز چندتا از نوشته‌هاي آن‌ها را مي‌خوانم.
جالب اينكه عده‌اي از وبلاگ نويسان هم در مورد موضوعات فناوري‌هاي اطلاعاتي مي‌نويسند. به‌نظر من تعداد اين افراد در ايران در مقايسه با كشورهاي ديگر در حال توسعه، رقم قابل توجه و بالايي است و جالب‌تر از آن سرعت روزآمد شدن ايرانيان در زمينه‌هاي كامپيوتري است.
من تقريباً سالي يك بار به ايران مي‌آيم و مي‌بينم كه دقيقاً تمامي نرم افزارها به روز است و حتي دفعه آخر وقتي برگشتم آمريكا تمامي اين مسائل را براي مهندسان فناوري اطلاعات دانشگاه پنسيلوانيا گفتم كه باور نمي‌كردند و وقتي قيمت محصولات را گفتم كه ديگر داشتند شاخ در مي‌آوردند.
يكي از مسائل بسيار جالب ديگر براي من مراكز فروش قطعات كامپيوتري در تهران بود. مي‌ديدم كه جوانان و نوجوانان همه مطلع بودند و مي‌رفتند خودشان هر قطعه‌اي را كه لازم داشتند سفارش مي‌دادند و با اسمبل كردن آن‌ها يك كامپيوتر كامل مي‌ساختند.
دقيقاً مثل رستوران‌هاي ژاپني كه هر چي مي‌خواهيد سفارش مي‌دهيد و آشپز مي‌آيد همانجا در جلوي ميزتان آن را درست مي‌كند و اين نشان دهنده آگاهي بسيار بالاي جوانان ايراني در امور كامپيوتر است.
• بله اطلاعات نسل جوان ما بسيار بالا است، ولي در مورد اينترنت يكسري مشكلات وجود دارد مانند محدوديت سرعت اينترنت در ايران به 128 كيلوبيت در ثانيه....
اين مسئله جاي تأسف است. يعني محدوديت سرعت عمداً ايجاد شده است؟
بله. حتي به تصويب نهادهاي قانوني هم رسيد و با اين حساب دسترسي به فايل‌هاي صوتي و تصويري تقريباً غيرممكن است.
شما كه روي طرح‌هاي 100 گيگابيتي كار مي‌كنيد نظرتان در مورد محدوديت سرعت اينترنت چيست؟
بنده كلاً با محدوديت مخالفم. ببينيد من هم مانند شما مسلمان هستم و معتقدم كه اسلام هم با محدوديت بي‌منطق مخالف است. همگي واقف هستيم كه خداوند اين قدرت را داشت كه به شيطان اجازه فعاليت ندهد، ولي داد.
به ما هم قدرت انتخاب را داد. كتاب هم برايمان فرستاد، راه و چاه را هم به ما نشان داد كه خودمان انتخاب كنيم و اصلاً يكي از وجوه تمايز انسان و حيوان قدرت انتخاب است.
در واقع خدا اين لطف را به ما عطا كرد كه خودمان انتخاب كنيم نه اين كه به ما مسائل را ديكته و اجبار كند. از طرف ديگر در هر تكنولوژي فوايد و نواقصي وجود دارد مانند وسائلي كه فايل‌هاي تصويري را نشان مي‌دهند. شما هم مي‌توانيد چيزهاي بد با آن ببينيد و هم خوب.
در واقع از هر تكنولوژي مي‌توان هم استفاده سوء داشت و هم صحيح. ممكن است تعدادي سوء استفاده گر هم در اين ميان باشند. اگر قرار باشد كه به خاطر سوءاستفاده‌كنندگان جلوي تكنولوژي را بگيريم ظلم بزرگي به نسل‌هاي كنوني و آيندگان مي‌كنيم، زيرا آن تعدادي كه استفاده صحيح از تكنولوژي دارند در حال رشد و نوآوري هستند و درصورت محدوديت جلوي آن استعدادها را گرفتيم و اين مسئله جنايت بزرگتري نسبت به محدوديت سوءاستفاده‌كنندگان است.
كسي كه بخواهد راه كج برود راهش را پيدا مي‌كند و نمي‌توان با اين محدوديت‌ها جلويش را گرفت. مردم بايد آموزش صحيح ببينند، نه اينكه فقط محدوديت برايشان ايجاد كرد.
آمارها مي‌گويند در ايران بيشتر از 90 درصد افراد از سامانه شماره گيري (Dial up) استفاده مي‌كنند كه در برخي موارد سرعتشان به 10 كيلوبيت هم نمي‌رسد؟
در آمريكا هم همين طور است. بيشترين تعداد با شماره‌گيري به اينترنت متصل مي‌شوند ولي سرعت ارتباط در بدترين شرايط حدود 2 مگابيت بر ثانيه است.
• فكر مي‌كنيد محدوديت سرعت چه ضرري به تكنولوژي‌هاي آينده ايران بزند؟
به‌نظر من سرعت پيشرفت را با همان نسبت داريم كم مي‌كنيم. يعني اگر در آمريكا من در خانه‌ام اطلاعات را با سرعت 100 گيگابيت بر ثانيه مي‌گيرم و شما با 100 كيلوبيت، پس با ضريب 1000 من از شما پيشي مي‌گيرم.
• اختراع شما چه قدر انسان‌ها را به تحقق يك شهر الكترونيك نزديك مي‌كند؟
رسانه‌هاي مختلف دنيا مقالات بسياري در مورد اين نوآوري نوشته‌اند كه برخي از آن‌ها بسيار جالب است و مي‌بينيم كه يك تحولي را در صنعت كامپيوتر به راه انداخته است. من در برخي مقالات خواندم افرادي كه طراحي سخت افزار كامپيوتر مي‌كنند نوشته بودند كه اگر اين كابل‌ها ارائه شود ما مي‌توانيم در بوردهاي اصلي كامپيوتر اصلاحات جالبي انجام دهيم.
• يعني در سامانه‌هاي داخلي يا همان سخت افزار از اين كابل‌ها استفاده شود؟
دقيقاً. اگر اين سرعت عملي شود و در دسترس عموم قرار بگيرد حتي شايد بتوان‌اي تي تك (IT tech) كامپيوتر را دوباره تعريف كرد. در كل اين نوآوري موج جالبي را ايجاد كرده است.
مثلاً در خبرگزاري يونايتد پرس بحث بر سر واقعيت مجازي (virtual reality) رفته بود يا فرستادن تصاوير سه بعدي كه هم اكنون و با اين سرعت‌هاي پايين، غيرممكن است.
• مي توانيد ميزان تسهيلات اينترنتي ايران با آمريكا را مقايسه كنيد؟
به صورت دقيق خير. زيرا مدت زماني كه در ايران بودم تنها‌اي ميل‌ام را چك مي‌كردم و سرعت بسيار پاييني داشت ولي باز هم برايم جالب بود كه در هر محله‌اي چند كافي نت وجود داشت.
• از ايران گفتيد حالا اگر بخواهيد از تسهيلات اينترنتي در آمريكا انتقاد كنيد، چه مي‌گوييد؟
يكي از مهم‌ترين انتقادها مي‌تواند اين باشد كه به نسبت ثروتي كه در آمريكا موجود است، سرمايه‌گذاري در مورد سرعت انتقال داده تاكنون مكفي نبوده است و حتي احتمال دارد كه تا چند سال آينده به يك ترافيك اينترنتي وحشتناكي برسيم. دليل مشخصي هم دارد.
بسياري از شركت‌هاي مخابراتي تسهيلات جديد را به يكسري نقاط نبرده‌اند و خانه‌هاي قديمي ساخت، هنوز از كابل‌ها و سامانه‌هاي قديمي استفاده مي‌كنند. البته كمپاني‌هاي تلويزيوني در اينجا سامانه‌هاي جديد را به تمامي خانه‌ها برده‌اند كه مي‌تواند سرعت‌هاي بسيار بالايي را براي اتصال استفاده كنند.
ولي به نسبت پولي كه در طرح‌هاي ديگر خرج مي‌شود كمپاني‌هاي مخابراتي كمتر در اين زمينه تاكنون سرمايه‌گذاري كرده‌اند. دليل ديگرش هم اين بود كه در آمريكا تقريباً تا 15 سال پيش تمامي مخابرات دست يك شركت خصوصي به نام AT&T بود و رقابتي در ميان نبود.
لي بعد از اينكه چند شركت ديگر هم وارد شدند رقابت ايجاد شد و يك مقدار با سامانه‌هاي وايرلس و غيره اين شكاف را پوشاندند و حتي به تازگي از سيم‌هاي انتقال برق براي انتقال داده استفاده مي‌كنند.
در يكي از ايالت‌ها از طريق سيم برق، اينترنت را به منازل تحويل مي‌دهند و سرعت بسيار خوبي هم دارد.
اتفاقاً روي اين طرح هم ما چند سال پيش كار كرديم و نشان داديم كه ظرفيت كافي روي سيم‌هاي برق هوايي وجود دارد. البته يك مقدار بايد روي طرح كار شود زيرا آنجا كه ترانسفورماتورها وجود دارند باعث مشكل مي‌شوند و بايد از تكراركننده داده استفاده كنيم.
• اين سامانه چه مزيتي دارد؟
اول اينكه برق در همه جاي آمريكا در دسترس است و هزينه سيم كشي مجدد ندارد و دوم اينكه مي‌تواند سرعت بسيار خوبي داشته باشد.
• گفتيد كه براي انتقال داده در فيبر نوري از فوتون‌ها استفاده مي‌شود و در كابل‌هاي مسي از الكترون. آيا انتقال برق و داده تداخلي در سيم‌هاي مسي ايجاد نمي‌كند؟
سيم‌هاي برقي هوايي براي اينكه وزن زيادي نداشته باشند از آلومينيوم استفاده مي‌شود و سرعت انتقال در آلومينيوم هم از مس كمتر نيست. ولي مشكل اين است كه سيم‌ها پوشش ندارند و ممكن است براي انتقال داده مشكل ساز شود.
• گيرنده‌ها چگونه گسيل‌هاي الكتروني برق و داده را از يكديگر تشخيص مي‌دهند؟
پهناي باند سيم‌هاي برق بسيار زياد است تا حدود 300-200 مگا هرتز. جريان برق در فركانس‌هاي بسيار پايين حدود 50 يا 60 هرتز رد و بدل مي‌شود و بقيه پهناي باند آزاد است كه مي‌توانيم براي فرستادن ديتا از آن استفاده كنيم و به همين دليل هيچ تداخلي با يكديگر نخواهند داشت.
• چرا تاكنون از اين شيوه به صورت كلي استفاده نمي‌شود؟
به خاطر اينكه در پهناي 20 تا 100 مگاهرتز براي سامانه‌هاي نظامي استفاده مي‌شود (همان HF) و اگر استفاده همگاني از آن باند شود احتمال تداخل بسيار زياد است. ولي به تدريج اين كار را انجام مي‌دهند.
• اگر نكته خاصي مانده است خوشحال مي‌شويم بشنويم.
به جز عرض ارادت و آرزوي سلامت براي همه هموطنان عرضي نيست.
منبع: http://www.hamshahrionline.ir
سايت هاي مرتبط با اين مقاله