புரட்சிகர ஒளியிழைத் தொழில்நுட்பம் மூலம் இணைய வேகத்தில் உலகச் சாதனையை முறியடித்த ஜப்பான்

ஜப்பானின் மகத்தான சாதனை: இதுவரை பதிவான மிக வேகமான இணையம்

உலகளாவிய தகவல் தொடர்பில் வியப்பூட்டும் முன்னேற்றமாக, ஜப்பானில் உள்ள ஆய்வாளர்கள் இதுவரை கற்பனை செய்ய முடியாத வேகத்தில் தரவைப் பரிமாறி, இணைய வேகத்தில் புதிய உலகச் சாதனை படைத்துள்ளனர். சான் பிரான்சிஸ்கோவில் நடைபெற்ற 48வது ஆப்டிகல் ஃபைபர் கம்யூனிகேஷன் மாநாட்டில், தேசிய தகவல் மற்றும் தகவல் தொடர்பு தொழில்நுட்பக் கழகம் (NICT) அறிவித்த இந்தச் சாதனையில், 1,120 மைல்கள் (1,802 கிலோமீட்டர்) தொலைவுக்கு ஒவ்வொரு நொடியும் 125,000 ஜிகாபைட்டுகளுக்கும் (GB) அதிகமான தரவு அனுப்பப்பட்டது. இது அமெரிக்காவின் சராசரி இணைய வேகத்தைவிட சுமார் 4 மில்லியன் மடங்கு வேகமானது; ஓராண்டுக்கு முன்பு பதிவான முந்தைய உலகச் சாதனையைவிட இரு மடங்குக்கும் அதிகம்.

இதன் அளவைப் புரிந்துகொள்ள, இந்த வேகத்தில் நான்கு நிமிடங்களுக்கும் குறைவான நேரத்தில் முழு இணையக் காப்பகத்தையும் பதிவிறக்கம் செய்யலாம்; அல்லது ஒரே நேரத்தில் மில்லியன் கணக்கான மிக உயர்தரத் திரைப்படங்களை ஒளிபரப்பலாம். இணையம், கிளவுட் கம்ப்யூட்டிங், செயற்கை நுண்ணறிவு, உலகளாவிய தகவல் தொடர்பு ஆகியவற்றின் எதிர்காலத்துக்கு இது ஆழமான தாக்கங்களை ஏற்படுத்தும்.

இந்தச் சாதனை வேகத்தை ஜப்பான் எவ்வாறு எட்டியது?

இந்தத் தொழில்நுட்ப அதிசயத்தின் ரகசியம், இயந்திரப் பென்சிலை விட மெல்லியதாக இருந்தாலும், ஒரே இழையில் 19 நிலையான ஒளியிழைக் கம்பிகளின் திறனை ஒன்றிணைக்கும் வகையில் புதிதாக உருவாக்கப்பட்ட ஒளியிழைக் கம்பியில் உள்ளது. வழக்கமான ஒளியிழைக் கம்பிகள் ஒளித் துடிப்புகளாகத் தரவை அனுப்ப ஒற்றை மையத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. ஜப்பானியக் குழு, தனித்தனியாகத் தரவை எடுத்துச் செல்லக்கூடிய 19 மையங்களைக் கொண்ட கம்பியை உருவாக்கியது. இந்த வடிவமைப்பு, கம்பியின் இயற்பருமனை அதிகரிக்காமலேயே அதன் கொள்ளளவைப் பல மடங்காக்குகிறது; இதனால் உலகெங்கும் உள்ள தற்போதைய கட்டமைப்புகளுடன் இது இணக்கமாக இருக்கும்.

கம்பியில் உள்ள 19 மையங்களும் ஒளியுடன் துல்லியமாக ஒரே விதத்தில் செயல்படுகின்றன. நீண்ட தொலைவுகளில் தரவு இழப்பையும் சமிக்ஞைச் சிதைவையும் குறைக்க இது முக்கியமானது. முந்தைய சோதனைகளிலும் இதேபோன்ற வேகம் எட்டப்பட்டிருந்தாலும், அவை மிகவும் குறுகிய தொலைவுகளுக்கு மட்டுமே சாத்தியமானது. 1,100 மைல்களுக்கும் அதிகமான தொலைவிலும் இந்த வேகத்தைத் தக்கவைத்ததே புதிய சாதனையாகும். தரவின் வலிமையையும் தெளிவையும் பாதுகாக்கும் அதிநவீன பெருக்கி அமைப்புகள் மற்றும் சமிக்ஞைச் சுழற்சிகள் இதைச் சாத்தியமாக்கின.

தொழில்நுட்பப் புதுமைகள்: 19 மைய ஒளியிழை

19 மைய ஒளியிழை பொறியியலின் ஓர் அற்புதமாகும். இதன் விட்டம் வெறும் 0.127 மில்லிமீட்டர் மட்டுமே; இது தற்போது பயன்பாட்டில் உள்ள பெரும்பாலான ஒற்றை இழைக் கம்பிகளின் அளவுக்குச் சமம். எனவே, தற்போதைய வலையமைப்புக் கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தியே இதை நிறுவலாம். ஒவ்வொரு மையமும் அதிவேக நெடுஞ்சாலையில் உள்ள ஒரு வழித்தடம் போலச் செயல்பட்டு, பெருமளவிலான தரவு ஒரே நேரத்தில் பயணிக்க உதவுகிறது. 19 மையங்களிலும் ஒரே நேரத்தில் சமிக்ஞையை வலுப்படுத்தும் மேம்பட்ட பெருக்கி அமைப்புகளையும் ஆய்வாளர்கள் உருவாக்கினர். நீண்ட தொலைவிலான தரவுப் பரிமாற்றத்தை உருவகப்படுத்த, சிறப்புப் பெருக்கிகளும் மீள்சுழற்சி வழித்தடங்களும் பயன்படுத்தப்பட்டன.

பெறும் முனையில், 19 சேனல் பெறுநரும் இலக்கமுறைச் செயலியும் சமிக்ஞைகளைச் சீரமைத்து, மொத்தத் தரவு வேகத்தைக் கணக்கிடுகின்றன. இதன் விளைவாக, நிலையான அளவிலான ஒளியிழைத் தகவல் தொடர்பில் உலகச் சாதனை பதிவானது. ஒரு கிலோமீட்டருக்கான திறன்-தொலைவு பெருக்கற்பலன் வினாடிக்கு 1.86 எக்ஸாபிட் என்ற அளவை எட்டியது; இதுவே இதுவரை பதிவான அதிகபட்சம்.

இது ஏன் முக்கியம்? உலகளாவிய தரவுத் தேவை

பெரும்பாலானோர் சில நிமிடங்களில் முழு இணையக் காப்பகத்தையும் பதிவிறக்க வேண்டியிருக்காது. ஆனால், உலகின் வேகமாக வளர்ந்து வரும் தரவுத் தேவையைப் பூர்த்திசெய்யும் ஆற்றலில்தான் இந்தச் சாதனையின் உண்மையான முக்கியத்துவம் உள்ளது. ஸ்ட்ரீமிங் சேவைகள், கிளவுட் கம்ப்யூட்டிங், செயற்கை நுண்ணறிவு, ஸ்மார்ட் நகரங்கள், இணையத்துடன் இணைக்கப்பட்ட பில்லியன் கணக்கான சாதனங்கள் ஆகியவற்றின் வளர்ச்சியால் உலகளாவிய இணையப் போக்குவரத்து வெடித்தளவில் அதிகரித்து வருகிறது. தொழில்துறை மதிப்பீடுகளின்படி, தரவின் அளவு ஆண்டுதோறும் சுமார் 50 சதவீதம் அதிகரிக்கிறது; இந்தப் போக்கு குறைவதற்கான அறிகுறி எதுவும் இல்லை.

தற்போதைய வலையமைப்புகளே தேவையைச் சமாளிக்கத் திணறுகின்றன. புதிய தீர்வுகள் இல்லாவிட்டால், புதுமையையும் இணைப்புத் திறனையும் கட்டுப்படுத்தும் மின்னணுத் தடைகளை விரைவில் எதிர்கொள்ள நேரிடலாம். தற்போதுள்ள கம்பிகளின் அளவை மாற்றாமல், மிக உயர்வேக நீண்டதூர ஒளியிழை வலையமைப்புகளை உருவாக்க முடியும் என்பதை ஜப்பானியக் குழுவின் சாதனை காட்டுகிறது. இதனால் நிஜ உலகில் இதைப் பயன்படுத்துவது மிகவும் எளிதாகவும் செலவு குறைந்ததாகவும் இருக்கும்.

ஒப்பீடுகள்: இந்த வேகம் எவ்வளவு வேகமானது?

இந்தச் சாதனையின் அளவை உணர, பின்வரும் ஒப்பீடுகளைக் கவனியுங்கள்:

• அமெரிக்காவில் நிலையான அகலப்பட்டை இணையத்தின் சராசரி வேகம் வினாடிக்கு சுமார் 289 மெகாபிட் (Mbps), அதாவது வினாடிக்கு சுமார் 36 மெகாபைட். ஜப்பானின் புதிய சாதனை வினாடிக்கு 125,000 ஜிகாபைட்டுகளுக்கும் அதிகம்; இது சுமார் 4 மில்லியன் மடங்கு வேகமானது.
• இந்தியாவின் சராசரி இணைய வேகம் இதைவிடக் குறைவு; சில மதிப்பீடுகளின்படி, ஜப்பானின் சாதனை 16 மில்லியன் மடங்கு வேகமானது.
• இந்த வேகத்தில், நெட்ஃபிளிக்ஸின் முழுத் திரைப்படத் தொகுப்பையும் ஒரு நொடிக்கும் குறைவான நேரத்தில் பதிவிறக்கம் செய்யலாம்; அல்லது ஆங்கில விக்கிப்பீடியாவை ஒரே நொடியில் 10,000 முறை பதிவிறக்கம் செய்யலாம்.

ஒரு நிபுணர் கூறியதுபோல், "ஒரே இடத்தில் ஒற்றை வழிச் சாலையை 19 வழித்தட அதிவேக நெடுஞ்சாலையாக மாற்றுவதற்கு இது ஒப்பானது."

இந்த வேகத்தின் பின்னுள்ள அறிவியல்: தொழில்நுட்பத் தடைகளைத் தாண்டுதல்

இவ்வளவு உயர்ந்த வேகத்தில் நீண்ட தொலைவுக்குத் தரவை அனுப்புவதற்கு, ஒளியிழை மையங்களின் எண்ணிக்கையை அதிகரிப்பது மட்டும் போதாது. ஒளிச் சமிக்ஞைகள் பயணிக்கும்போது வலுவிழக்கின்றன; பல மையங்களில் குறுக்கீடின்றி அவற்றைப் பெருக்குவது பெரும் சவாலாகும். 19 மையங்களும் ஒரே மாதிரியான ஒளியியல் பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதை உறுதிசெய்து, ஒளி ஒரே நேரத்தில் பயணிக்கவும் தரவு இழப்பு குறையவும் செய்து NICT குழு இந்தச் சவாலைத் தீர்த்தது.

1,120 மைல் பயணத்தை உருவகப்படுத்த, தரவுச் சமிக்ஞை ஒரு பரிமாற்ற அமைப்பின் வழியாக 21 முறை அனுப்பப்பட்டது. தரவின் ஒருமைப்பாட்டைப் பாதுகாக்க மேம்பட்ட பெருக்கி மற்றும் பிழைத் திருத்தத் தொழில்நுட்பங்கள் பயன்படுத்தப்பட்டன. மேலும், பல அலைவரிசை அலைநீளப் பிரிவு பன்முகப்படுத்தல் (WDM) முறையையும் ஆய்வாளர்கள் பயன்படுத்தினர். இது வெவ்வேறு ஒளி அலைநீளங்களில் பல தரவுச் சேனல்களை ஒரே நேரத்தில் அனுப்பி, கொள்ளளவை மேலும் அதிகரிக்கிறது.

வரலாற்றுப் பின்னணி: நாம் கடந்து வந்த பாதை

கடந்த மூன்று தசாப்தங்களில் இணைய வேகம் வியத்தகு அளவில் மேம்பட்டுள்ளது. 2000களின் தொடக்கத்தில், வீட்டு அகலப்பட்டை இணைய வேகம் கிலோபிட் அல்லது குறைந்த மெகாபிட் அளவுகளில் கணக்கிடப்பட்டது. ஒளியிழைப் பரிமாற்றத்துக்கான முந்தைய உலகச் சாதனை, 2024ஆம் ஆண்டு பதிவான வினாடிக்கு 50,250 GB ஆகும். அதற்கு முன், சாதனைகள் வினாடிக்கு நூற்றுக்கணக்கான டெராபிட் அளவுகளில் பதிவாகின. ஜப்பானின் புதிய சாதனையான வினாடிக்கு 1.02 பெட்டாபிட் (வினாடிக்கு 1,020,000 ஜிகாபிட்) என்பது மிகப்பெரிய முன்னேற்றமாகும்.

குறிப்பிடத்தக்க பிற சாதனைகள்:

• இங்கிலாந்தின் ஆஸ்டன் பல்கலைக்கழகம் 63 கிலோமீட்டர் தொலைவுக்கு வினாடிக்கு 402 டெராபிட் வேகத்தை எட்டியது
• மேம்பட்ட பெருக்கி மற்றும் அலைவரிசை வடிவமைப்புத் தொழில்நுட்பங்களைப் பயன்படுத்தி, 2024ஆம் ஆண்டு NICT 50 கிலோமீட்டர் தொலைவுக்கு வினாடிக்கு 402 டெராபிட் வேகத்தை எட்டியது

ஆனால், நிலையான அளவிலான கம்பியில் இவ்வளவு உயர்ந்த வேகத்தையும் நீண்ட தொலைவையும் இதற்கு முன் எவரும் ஒருங்கிணைக்கவில்லை.

எதிர்காலத்துக்கு இதன் பொருள் என்ன?

இந்தச் சாதனையின் தாக்கம், திரைப்படங்களை வேகமாகப் பதிவிறக்குவதைவிடப் பரந்தது. சுயமாக இயங்கும் கார்கள், நிகழ்நேர மெய்நிகர் யதார்த்தம், உலகளாவிய செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகள் போன்ற தொழில்நுட்பங்களுடன் உலகம் 5G-க்கு அப்பாற்பட்ட காலத்தை நோக்கி நகர்கிறது. இதனால் நம்பகமான, அதிகக் கொள்ளளவுள்ள வலையமைப்புகளுக்கான தேவை அதிகரிக்கும். முற்றிலும் புதிய கட்டமைப்பை உருவாக்காமல், பெருமளவிலான தரவை நீண்ட தொலைவுக்கு அனுப்பும் திறன் உலகளாவிய இணைப்பில் பெரும் மாற்றத்தை ஏற்படுத்தக்கூடும்.

இந்தத் தொழில்நுட்பம் பின்வருவனவற்றுக்கு முதுகெலும்பாக அமையக்கூடும் என்று NICT குழு தெரிவித்துள்ளது:

• நகரங்கள் மற்றும் நாடுகள் முழுவதும் நிகழ்நேரத் தரவுப் பகிர்வு தேவைப்படும் தானியங்கி வாகன வலையமைப்புகள்
• மில்லியன் கணக்கான தரவு மூலங்களிலிருந்து தகவல்களை நிகழ்நேரத்தில் செயலாக்கி, உலகளவில் கற்றுக்கொண்டு இயங்கும் செயற்கை நுண்ணறிவு அமைப்புகள்
• ஒரே நேரத்தில் பில்லியன் கணக்கான பயனர்களுக்குச் சேவை வழங்கும் கிளவுட் கம்ப்யூட்டிங் தளங்கள்
• போக்குவரத்து விளக்குகள் முதல் குளிர்சாதனப் பெட்டிகள் வரை அனைத்தும் இணைக்கப்படும் ஸ்மார்ட் நகரங்களும் பொருட்களின் இணையமும் (IoT)

இந்தத் தொழில்நுட்பம் இன்னும் சோதனை நிலையில்தான் உள்ளது; வணிகப் பயன்பாட்டுக்கு கிடைக்கவில்லை. இருப்பினும், தற்போதுள்ள கம்பி கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்தியே இதை நிறுவ முடியும் என்பதால், எதிர்காலத்தில் பரவலாகப் பயன்பாட்டுக்கு வருவது சாத்தியமாகிறது.

நிபுணர்களின் பார்வையும் பொதுமக்களின் எதிர்வினையும்

இந்தத் துறையைச் சேர்ந்த நிபுணர்கள், இந்தச் சாதனையைப் பெரிய முன்னேற்றமாகப் பாராட்டியுள்ளனர். தொழில்நுட்ப ஆய்வாளரான டாக்டர் ரென் ரெஷ் கூறியதாவது:

இந்தப் புதிய சாதனை வேகத்தில், நெட்ஃபிளிக்ஸின் முழுத் திரைப்படத் தொகுப்பையும் ஒரு நொடிக்கும் குறைவான நேரத்தில் பதிவிறக்கம் செய்யலாம். இது வேகத்தைப் பற்றியது மட்டுமல்ல; நமது உலகளாவிய தகவல் தொடர்புக் கட்டமைப்பு எதிர்காலத் தேவைகளையும் சமாளிக்கும் வகையில் இருப்பதை உறுதிசெய்வது பற்றியது.

சமூக ஊடகங்களில் இந்தச் செய்தி வியப்பையும் நகைச்சுவையையும் ஏற்படுத்தியது. இத்தகைய வேகத்தை உயர் வரையறை காணொளிகளைப் பார்ப்பதற்கே பெரும்பாலும் பயன்படுத்துவார்கள் என்று சிலர் கேலி செய்தனர். இத்தகைய சாதனையை நிகழ்த்தத் தேவைப்பட்ட தொழில்நுட்பத் திறனை மற்றவர்கள் வியந்து பாராட்டினர். ஜப்பானின் புதுமை, இணையத் தொழில்நுட்பத்தில் எது சாத்தியம் என்பதற்கான புதிய அளவுகோலை நிர்ணயித்துள்ளது என்பதில் ஒருமித்த கருத்து நிலவுகிறது.

சவால்களும் அடுத்தகட்ட நடவடிக்கைகளும்

இந்த உற்சாகத்துக்கு மத்தியிலும், உலகளவில் இந்தத் தொழில்நுட்பத்தைச் செயல்படுத்துவதற்கு முன் பல சவால்கள் உள்ளன. இந்தச் சாதனை இன்னும் சுயாதீனமாகச் சரிபார்க்கப்படவில்லை. நிஜ உலகச் சூழல்களில் நம்பகத்தன்மையையும் செலவுச் சிக்கனத்தையும் உறுதிசெய்ய கூடுதல் சோதனைகள் தேவைப்படும். மேலும், கம்பிகளை தற்போதுள்ள கட்டமைப்பில் பொருத்த முடிந்தாலும், இத்தகைய வேகத்தைக் கையாள வலையமைப்பின் பிற பகுதிகளான ரௌட்டர்கள், சுவிட்சுகள் உள்ளிட்டவற்றை மேம்படுத்துவதற்கு கணிசமான முதலீடு தேவைப்படும்.

தொலைத்தொடர்புத் துறையில் நடைமுறைப் பயன்பாடுகளை ஆராய்வதிலும், வணிகத் தீர்வுகளை உருவாக்கத் தொழில்துறைப் பங்காளர்களுடன் இணைந்து செயல்படுவதிலும் NICT குழு இப்போது கவனம் செலுத்துகிறது. உலகளாவிய தரவுப் பரிமாற்ற அளவு தொடர்ந்து வேகமாக அதிகரித்து வரும் நிலையில், மின்னணு நெரிசலைத் தவிர்க்க இதுபோன்ற புதுமைகள் அவசியமாகும்.

வேகமான இணையத்துக்கான போட்டி: உலகளாவிய தாக்கங்கள்

வேகமான, நம்பகமான இணையத்துக்கான உலகளாவிய போட்டியில் ஜப்பானின் சாதனை அதை முன்னணியில் நிறுத்துகிறது. மின்னணுக் காலத்துக்குத் தேவையான கட்டமைப்பை உருவாக்க நாடுகள் போட்டியிடும் நிலையில், இதுபோன்ற முன்னேற்றங்கள் செயற்கை நுண்ணறிவு, தானியங்கி வாகனங்கள், அடுத்த தலைமுறைத் தகவல் தொடர்பு போன்ற துறைகளில் யார் முன்னிலை வகிப்பார்கள் என்பதைத் தீர்மானிக்கக்கூடும்.

இப்போதைக்கு, ஜப்பான் முன்னேறிச் செல்லும்போது உலகின் பிற பகுதிகள் இணைய இடையகத்தைப் பார்த்துக் காத்திருக்கின்றன. அதிவேகத் தரவுப் பரிமாற்றத்தில் எது சாத்தியம் என்பதற்கு ஜப்பான் புதிய தரநிலையை அமைத்துள்ளது.

சுருக்கமாக

• ஜப்பானிய ஆய்வாளர்கள் இணைய வேகத்தில் புதிய உலகச் சாதனை படைத்தனர்: 1,120 மைல் தொலைவுக்கு வினாடிக்கு 125,000 GB-க்கும் அதிகமான தரவு அனுப்பப்பட்டது
• நிலையான கம்பிகளைவிடத் தடிமன் அதிகமில்லாத, தற்போதுள்ள கட்டமைப்புடன் இணக்கமான 19 மைய ஒளியிழைக் கம்பி மூலம் இந்தச் சாதனை எட்டப்பட்டது
• இந்த வேகம் அமெரிக்காவின் சராசரி அகலப்பட்டை இணைய வேகத்தைவிட சுமார் 4 மில்லியன் மடங்கு அதிகம்; முழு இணையக் காப்பகத்தையும் நான்கு நிமிடங்களுக்குள் பதிவிறக்க முடியும்
• மேம்பட்ட பெருக்கம், பிழைத் திருத்தம், பல அலைவரிசை அலைநீளப் பிரிவு பன்முகப்படுத்தல் ஆகியவை தொழில்நுட்பப் புதுமைகளில் அடங்கும்
• தரவுக்கான உலகளாவிய அதிகரித்து வரும் தேவையைப் பூர்த்திசெய்ய இந்தச் சாதனை உதவும்; செயற்கை நுண்ணறிவு, தானியங்கி வாகனங்கள், ஸ்மார்ட் நகரங்கள் போன்ற எதிர்காலத் தொழில்நுட்பங்களின் முதுகெலும்பாக இது அமையக்கூடும்
• இன்னும் சோதனை நிலையிலிருந்தாலும், தற்போதைய கட்டமைப்பை முழுமையாக மாற்றாமல் மிக உயர்வேக நீண்டதூர வலையமைப்புகளை உருவாக்க முடியும் என்பதை இந்தத் தொழில்நுட்பம் காட்டுகிறது
• உலகளாவிய தகவல் தொடர்பை எதிர்காலத் தேவைகளுக்கு ஏற்றவாறு உருவாக்குவதில் இந்த முன்னேற்றம் ஒரு முக்கியப் படி என்று நிபுணர்கள் பாராட்டுகின்றனர்