“登月工廠”（Moonshot Factory）是谷歌于 2010 年成立的項(xiàng)目孵化平臺(tái)，它的正式名字叫做 X，口號(hào)為“要么做大、要么回家”（go-big-or-go-home）。該平臺(tái)曾孵化出 Waymo、Wing 和 Taara 等項(xiàng)目。
近日，Taara 的總經(jīng)理馬赫什克里希納斯瓦米（Mahesh Krishnaswamy）宣布一項(xiàng)新進(jìn)展：Taara 團(tuán)隊(duì)打造出下一代 Taara 芯片，這是一款硅光子芯片，它能利用光通過空氣傳輸高速數(shù)據(jù)。
圖｜Taara 芯片特寫（來源：X, THE MOONSHOT COMPANY）
在“登月工廠”（Moonshot Factory）實(shí)驗(yàn)室的測試中，Taara 團(tuán)隊(duì)利用兩塊 Taara 芯片，在戶外成功實(shí)現(xiàn)了 1 公里距離上每秒 10Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸。該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這是硅光子芯片首次在如此遠(yuǎn)的距離將如此大容量的數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞彝猓⒎Q這款芯片不僅能讓 Taara 成為一種可行的高速互聯(lián)網(wǎng)接入方案，還有望開啟一個(gè)新時(shí)代。屆時(shí)，光不僅能夠代替無線電波，而且速度還能更快。
（來源：X, THE MOONSHOT COMPANY）
從谷歌的失敗項(xiàng)目 Loon 說起
事實(shí)上，Taara 能走到今天要從一個(gè)失敗的項(xiàng)目說起。長期以來，“登月工廠”（moonshot factory）一直在多個(gè)前沿項(xiàng)目中有著大膽創(chuàng)新。也許其中最離奇的要數(shù) Loon 計(jì)劃，該項(xiàng)目旨在通過數(shù)百個(gè)高空飛行的氣球來提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。Loon 最終從 X“畢業(yè)”，成為了 Alphabet 的一個(gè)獨(dú)立部門。但在之后，其母公司發(fā)現(xiàn)這種商業(yè)模式根本行不通。到 2021 年 Loon 計(jì)劃破滅時(shí)，Loon 的一名工程師已經(jīng)離開該項(xiàng)目組建了一個(gè)新團(tuán)隊(duì)來專門研究數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟糠�，即通過激光束傳輸高帶寬互聯(lián)網(wǎng)（就好比是沒有電纜的光纖），旨在將其作為光纖互聯(lián)網(wǎng)電纜的替代方案。這名工程師便是上文的克里希納斯瓦米。
圖｜馬赫什克里希納斯瓦米（Mahesh Krishnaswamy）（來源：NATHAN FRANDINO/REDUX）
盡管這不是一個(gè)新想法，但在過去幾年里，Taara 團(tuán)隊(duì)一直悄悄地嘗試在現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)現(xiàn)它。Taara 的研發(fā)之旅始于一個(gè)大膽的問題：在無需電纜的情況下，能否利用光速傳輸數(shù)據(jù)？
Taara 的技術(shù)屬于光學(xué)范疇，在光學(xué)領(lǐng)域帶寬幾乎是無限的。正如傳統(tǒng)光纖使用光在電纜中傳輸數(shù)據(jù)一樣，Taara 使用非常窄的不可見光束以高達(dá)每秒 20Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù)，傳輸距離可達(dá) 20 公里。此前，當(dāng)該團(tuán)隊(duì)開發(fā) Taara Lightbridge 技術(shù)時(shí)，他們創(chuàng)造了一種通過在兩個(gè)單元之間發(fā)送光束來創(chuàng)建連接的新方法。其使用一套由鏡子、傳感器、精密光學(xué)元件和智能軟件組成的系統(tǒng)，以機(jī)械方式將光束精確對準(zhǔn)到其所需要到達(dá)的位置。當(dāng)兩束光相遇時(shí)，它們會(huì)相互鎖定，形成一個(gè)安全鏈路來傳輸數(shù)據(jù)。安裝這些光通信單元只需數(shù)小時(shí)，而鋪設(shè)光纖則可能需要數(shù)天、數(shù)月甚至數(shù)年時(shí)間。
圖｜和交通燈差不多大小的 Lightbridges（來源：X, THE MOONSHOT COMPANY）
最初的 Lightbridges 安裝在手機(jī)信號(hào)塔上，高度為 2.5 英尺（約 0.76 米）。Taara 的 Lightbridges 并非從太空發(fā)射光束，而是在地球上，其大小與交通信號(hào)燈差不多。只要兩個(gè)盒子中間沒有障礙物，就可以獲得每秒 20Gbps 的速度，這能起到相當(dāng)于一根光纖電纜的作用，但是無需進(jìn)行所謂的鋪設(shè)。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)教授穆罕默德斯利姆阿盧伊尼（Mohamed Slim Alouini）在光學(xué)領(lǐng)域工作了十年，他將 Taara 描述為無光纖光學(xué)的“法拉利”。其表示：“它快速可靠，但價(jià)格相當(dāng)昂貴�！彼f，他此前花費(fèi)大約 30000 美元從谷歌母公司 Alphabet 購買了一個(gè) Lightbridges 裝置以用于實(shí)驗(yàn)測試。而在如今，Taara 團(tuán)隊(duì)使用光增強(qiáng)解決方案造出了本次硅光子芯片。
圖｜Taara芯片（來源：X, THE MOONSHOT COMPANY）
有了新的 Taara 芯片之后，其能將 Taara Lightbridge 的大部分核心功能（相當(dāng)于交通燈的大�。┛s小到指甲大小，并能使用固態(tài)電路來取代機(jī)械萬向節(jié)和昂貴的鏡子，同時(shí)允許單個(gè)激光發(fā)射器與多個(gè)接收器配對。機(jī)械對準(zhǔn)過程也能被軟件所取代，從而能夠在室外 1 公里內(nèi)以 10Gbps 的速度傳輸數(shù)據(jù)。每個(gè) Taara 芯片上都有數(shù)百個(gè)微小的發(fā)光體，通過使用軟件可以控制每種光的發(fā)射時(shí)間，從而可以操縱光的波陣面并將其引導(dǎo)到需要的地方�？偟膩碚f，Taara 團(tuán)隊(duì)的第一代技術(shù) Taara Lightbridge 是通過由鏡子、傳感器和硬件組成的系統(tǒng)對光進(jìn)行物理引導(dǎo)。但是，Taara 芯片則利用軟件來引導(dǎo)、跟蹤和校正光束，并且無需龐大笨重的活動(dòng)部件。
欲與 Starlink“爭霸”，Taara 稱能提供多十倍甚至多百倍的帶寬
作為一種更實(shí)用的地面解決方案，Taara 避免了衛(wèi)星連接存在的一些問題，比如衛(wèi)星連接在城市中心地區(qū)往往存在網(wǎng)速較低的情況。不過 Taara 的方案也存在一些特點(diǎn)，從有霧的天氣到飛過的鳥類，任何情況都有可能暫時(shí)中斷用于傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的激光束。瑕不掩瑜的是，這項(xiàng)技術(shù)已被證明具有不錯(cuò)的商業(yè)化用途。
Taara 其實(shí)已經(jīng)是一家商業(yè)化公司，它已經(jīng)在十幾個(gè)國家開展業(yè)務(wù)。Taara 的 Lightbridges 已經(jīng)開始為海底電纜斷裂的加勒比海島嶼、等待 5G 支持的印度城市中心等場景提供服務(wù)。其成功之處還在于跨越了剛果河，剛果河的一邊是剛果共和國的首都布拉柴維爾，那里有直接的光纖連接。另一方面，在剛果（金）的首都金沙薩，過去那里的上網(wǎng)費(fèi)用要高出五倍。而一座橫跨 5 公里水道的 Taara Lightbridges，讓金沙薩有了幾乎同樣便宜的網(wǎng)絡(luò)。Taara Lightbridges 也已被用于 2024 年的美國科切拉音樂節(jié)，讓原本不堪重負(fù)的蜂窩網(wǎng)絡(luò)得到增強(qiáng)。與此同時(shí)，Taara 也到了母公司的認(rèn)可，目前谷歌正在使用 Lightbridges 為其 Bayview 新園區(qū)的一棟建筑提供高速帶寬。
在 2010 年代，谷歌和 Facebook（現(xiàn) Meta）等公司，曾大力嘗試將“下一個(gè)十億用戶”與 Loon 和高空無人機(jī)等前沿項(xiàng)目聯(lián)系起來。當(dāng)時(shí)，F(xiàn)acebook 甚至也嘗試了 Taara 的核心理念，即“用不可見的光束...... 讓其數(shù)據(jù)傳輸速度快 10 倍”。后來，F(xiàn)acebook 創(chuàng)始人扎克伯格于 2018 年悄悄關(guān)閉了相關(guān)項(xiàng)目。再后來，馬斯克的 Starlink 已能在全球多數(shù)地方提供互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)，而亞馬遜也已發(fā)起了一個(gè)名為 Kuiper 的競品項(xiàng)目。
作為谷歌 X 的研究人員，克里希納斯瓦米并不僅僅滿足于“借用”馬斯克最喜歡的字母“X”，他們還希望針對需要非標(biāo)準(zhǔn)互聯(lián)網(wǎng)連接的應(yīng)用場景與 Starlink 展開競爭。其表示，全球互聯(lián)互通問題遠(yuǎn)未解決，今天大約有 30 億人仍未聯(lián)網(wǎng)。此外，包括美國在內(nèi)的更多地區(qū)的網(wǎng)速甚至無法支持流媒體。至于 Starlink，克里希納斯瓦米表示在人口密集的地區(qū)很多人必須共享傳輸帶寬，所以他們每個(gè)人的帶寬都會(huì)變少，速度也會(huì)更慢。對于那些無法鋪設(shè)光纖的地區(qū)，或者在 Starlink 效果欠佳的人口密集地區(qū)，克里希納斯瓦米希望 Taara 能夠發(fā)揮價(jià)值。他聲稱，Taara 團(tuán)隊(duì)將能為終端用戶提供比 Starlink 天線多 10 倍甚至 100 倍的帶寬，并且成本只有 Starlink 的一小部分。
“光無處不在”能否照進(jìn)現(xiàn)實(shí)？
總的來說，Taara 的技術(shù)或許可以讓我們再一次經(jīng)歷類似于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的技術(shù)變革，即類似于從磁帶、到磁盤、再到固態(tài)硬盤的轉(zhuǎn)變。短期內(nèi)，該團(tuán)隊(duì)希望 Taara 技術(shù)能在光纖不可用時(shí)提供高帶寬互聯(lián)網(wǎng)。其中一個(gè)應(yīng)用場景是為近海的島嶼社區(qū)提供優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)連接，或者在自然災(zāi)害發(fā)生后提供高速互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。不過，他們還有更宏偉的夢想，該團(tuán)隊(duì)認(rèn)為 6G 可能是使用無線電波的最后一代通信技術(shù)。其表示，由于電磁頻譜所遇到的瓶頸，導(dǎo)致傳統(tǒng)的射頻頻段十分擁擠，可用的帶寬正在逐漸耗盡，因此更加難以滿足人類對于快速、可靠連接的需求。如果說有一個(gè)規(guī)模龐大的全球性產(chǎn)業(yè)即將經(jīng)歷一場極為復(fù)雜的變革，那么 Taara 團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這一問題的答案是光。同時(shí)，他們認(rèn)為光可能是 7G 的關(guān)鍵要素。前文的阿盧伊尼教授對此表示同意，他告訴媒體：“我們這些從事該領(lǐng)域工作的人完全相信，在某個(gè)時(shí)候我們將需要依賴光學(xué)，因?yàn)轭l譜正在變得擁擠。”
而本次 Taara 新芯片的官宣也僅僅是一個(gè)開始，該團(tuán)隊(duì)還計(jì)劃打造一個(gè)擁有數(shù)千個(gè)發(fā)射器的迭代版本，以便能夠延長該芯片的傳輸距離，并能提升其傳輸容量，從而能在手機(jī)、數(shù)據(jù)中心、自動(dòng)駕駛汽車等各個(gè)領(lǐng)域都能投射光束。它還希望推動(dòng)基于地面光的互聯(lián)網(wǎng)能夠成為互聯(lián)網(wǎng)連接的未來，從而能夠完全取代基于無線電波的連接。畢竟，5G 無線電波越來越擁擠，但在紅外和可見光之間的空間中有“近乎無限的帶寬”。
（來源：X, THE MOONSHOT COMPANY）
總之，Taara 團(tuán)隊(duì)希望連接不再受電纜束縛，也不再受到成本限制。通過大幅減小系統(tǒng)體積并降低其復(fù)雜程度，該團(tuán)隊(duì)希望能夠大幅降低連接成本，從而在整個(gè)行業(yè)產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)。
在 2026 年，該團(tuán)隊(duì)將推出下一款產(chǎn)品，屆時(shí) Taara 芯片也會(huì)在其中亮相。值得注意的是，克里希納斯瓦米告訴媒體 Taara 將很快從 X 部門獨(dú)立出去。它不會(huì)像“前 X 畢業(yè)生”Waymo 那樣成為谷歌母公司 Alphabet 內(nèi)部的一個(gè)單獨(dú)“賭注”。相反，它將由外部人士資助，Alphabet 將保留大量股份。此前，X 的許多項(xiàng)目都曾得到“轟轟烈烈”的媒體報(bào)道，而 X 在對一款產(chǎn)品潛力進(jìn)行歡呼叫好之后，可能在幾年后就會(huì)悄然關(guān)停。這也無可厚非，因?yàn)檫@正是 X 商業(yè)模式的一部分，即它會(huì)將失敗納入考量。而如果 Taara 團(tuán)隊(duì)關(guān)于“光無處不在”的預(yù)測成為現(xiàn)實(shí)，它將處于非常有利的位置來充分利用這一爆發(fā)式發(fā)展帶來的機(jī)遇。
如果 Taara 能夠達(dá)到預(yù)期效果，或許它將真的改變互聯(lián)網(wǎng)連接方式。那時(shí)，谷歌也將讓“X”這個(gè)名稱真的物有所值。
參考資料：
https://x.company/blog/posts/taara-chip/
https://www.theverge.com/2021/9/16/22677015/project-taara-fsoc-wireless-internet-kinshasa-congo-fiber
https://www.theverge.com/2021/9/16/22677015/project-taara-fsoc-wireless-internet-kinshasa-congo-fiber
運(yùn)營/排版：何晨龍
