「登月工廠」（moonshot factory）是谷歌於 2010 年成立的項目孵化平台，它的正式名字叫做 x，口號為「要麼做大、要麼回家」（go-big-or-go-home）。該平台曾孵化出 waymo、wing 和 taara 等項目。
近日，taara 的總經理馬赫什·克里希納斯瓦米（mahesh krishnaswamy）宣布一項新進展：taara 團隊打造出下一代 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據。
圖｜taara 芯片特寫（來源：x, the moonshot company）
在「登月工廠」（moonshot factory）實驗室的測試中，taara 團隊利用兩塊 taara 芯片，在戶外成功實現了 1 公里距離上每秒 10gbps 的數據傳輸。該團隊認為這是硅光子芯片首次在如此遠的距離將如此大容量的數據傳輸到室外，並稱這款芯片不僅能讓 taara 成為一種可行的高速互聯網接入方案，還有望開啟一個新時代。屆時，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）
從谷歌的失敗項目 loon 說起
事實上，taara 能走到今天要從一個失敗的項目說起。長期以來，「登月工廠」（moonshot factory）一直在多個前沿項目中有着大膽創新。也許其中最離奇的要數 loon 計劃，該項目旨在通過數百個高空飛行的氣球來提供互聯網服務。loon 最終從 x「畢業」，成為了 alphabet 的一個獨立部門。但在之後，其母公司發現這種商業模式根本行不通。到 2021 年 loon 計劃破滅時，loon 的一名工程師已經離開該項目組建了一個新團隊來專門研究數據傳輸的部分，即通過激光束傳輸高帶寬互聯網（就好比是沒有電纜的光纖），旨在將其作為光纖互聯網電纜的替代方案。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）
儘管這不是一個新想法，但在過去幾年裡，taara 團隊一直悄悄地嘗試在現實世界中實現它。taara 的研發之旅始於一個大膽的問題：在無需電纜的情況下，能否利用光速傳輸數據？
taara 的技術屬於光學範疇，在光學領域帶寬幾乎是無限的。正如傳統光纖使用光在電纜中傳輸數據一樣，taara 使用非常窄的不可見光束以高達每秒 20gbps 的速度傳輸數據，傳輸距離可達 20 公里。此前，當該團隊開發 taara lightbridge 技術時，他們創造了一種通過在兩個單元之間發送光束來創建連接的新方法。其使用一套由鏡子、傳感器、精密光學元件和智能軟件組成的系統，以機械方式將光束精確對準到其所需要到達的位置。當兩束光相遇時，它們會相互鎖定，形成一個安全鏈路來傳輸數據。安裝這些光通信單元只需數小時，而鋪設光纖則可能需要數天、數月甚至數年時間。
圖｜和交通燈差不多大小的 lightbridges（來源：x, the moonshot company）
最初的 lightbridges 安裝在手機信號塔上，高度為 2.5 英尺（約 0.76 米）。taara 的 lightbridges 並非從太空發射光束，而是在地球上，其大小與交通信號燈差不多。只要兩個盒子中間沒有障礙物，就可以獲得每秒 20gbps 的速度，這能起到相當於一根光纖電纜的作用，但是無需進行所謂的鋪設。沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學教授穆罕默德·斯利姆·阿盧伊尼（mohamed slim alouini）在光學領域工作了十年，他將 taara 描述為無光纖光學的「法拉利」。其表示：「它快速可靠，但價格相當昂貴。」他說，他此前花費大約 30000 美元從谷歌母公司 alphabet 購買了一個 lightbridges 裝置以用於實驗測試。而在如今，taara 團隊使用光增強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 芯片之後，其能將 taara lightbridge 的大部分核心功能（相當於交通燈的大小）縮小到指甲大小，並能使用固態電路來取代機械萬向節和昂貴的鏡子，同時允許單個激光發射器與多個接收器配對。機械對準過程也能被軟件所取代，從而能夠在室外 1 公里內以 10gbps 的速度傳輸數據。每個 taara 芯片上都有數百個微小的發光體，通過使用軟件可以控制每種光的發射時間，從而可以操縱光的波陣面並將其引導到需要的地方。總的來說，taara 團隊的第一代技術 taara lightbridge 是通過由鏡子、傳感器和硬件組成的系統對光進行物理引導。但是，taara 芯片則利用軟件來引導、跟蹤和校正光束，並且無需龐大笨重的活動部件。
（來源：x, the moonshot company）
欲與 starlink「爭霸」，taara 稱能提供多十倍甚至多百倍的帶寬
作為一種更實用的地面解決方案，taara 避免了衛星連接存在的一些問題，比如衛星連接在城市中心地區往往存在網速較低的情況。不過 taara 的方案也存在一些特點，從有霧的天氣到飛過的鳥類，任何情況都有可能暫時中斷用於傳輸網絡信號的激光束。瑕不掩瑜的是，這項技術已被證明具有不錯的商業化用途。
taara 其實已經是一家商業化公司，它已經在十幾個國家開展業務。taara 的 lightbridges 已經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。其成功之處還在於跨越了剛果河，剛果河的一邊是剛果共和國的首都布拉柴維爾，那裡有直接的光纖連接。另一方面，在剛果（金）的首都金沙薩，過去那裡的上網費用要高出五倍。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絡。taara lightbridges 也已被用於 2024 年的美國科切拉音樂節，讓原本不堪重負的蜂窩網絡得到增強。與此同時，taara 也到了母公司的認可，目前谷歌正在使用 lightbridges 為其 bayview 新園區的一棟建築提供高速帶寬。
在 2010 年代，谷歌和 facebook（現 meta）等公司，曾大力嘗試將「下一個十億用戶」與 loon 和高空無人機等前沿項目聯繫起來。當時，facebook 甚至也嘗試了 taara 的核心理念，即「用不可見的光束...... 讓其數據傳輸速度快 10 倍」。後來，facebook 創始人扎克伯格於 2018 年悄悄關閉了相關項目。再後來，馬斯克的 starlink 已能在全球多數地方提供互聯網服務，而亞馬遜也已發起了一個名為 kuiper 的競品項目。
作為谷歌 x 的研究人員，克里希納斯瓦米並不僅僅滿足於「借用」馬斯克最喜歡的字母「x」，他們還希望針對需要非標準互聯網連接的應用場景與 starlink 展開競爭。其表示，全球互聯互通問題遠未解決，今天大約有 30 億人仍未聯網。此外，包括美國在內的更多地區的網速甚至無法支持流媒體。至於 starlink，克里希納斯瓦米表示在人口密集的地區很多人必須共享傳輸帶寬，所以他們每個人的帶寬都會變少，速度也會更慢。對於那些無法鋪設光纖的地區，或者在 starlink 效果欠佳的人口密集地區，克里希納斯瓦米希望 taara 能夠發揮價值。他聲稱，taara 團隊將能為終端用戶提供比 starlink 天線多 10 倍甚至 100 倍的帶寬，並且成本只有 starlink 的一小部分。
「光無處不在」能否照進現實？
總的來說，taara 的技術或許可以讓我們再一次經歷類似於數據存儲介質的技術變革，即類似於從磁帶、到磁盤、再到固態硬盤的轉變。短期內，該團隊希望 taara 技術能在光纖不可用時提供高帶寬互聯網。其中一個應用場景是為近海的島嶼社區提供優質的網絡連接，或者在自然災害發生後提供高速互聯網服務。不過，他們還有更宏偉的夢想，該團隊認為 6g 可能是使用無線電波的最後一代通信技術。其表示，由於電磁頻譜所遇到的瓶頸，導致傳統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於快速、可靠連接的需求。如果說有一個規模龐大的全球性產業即將經歷一場極為複雜的變革，那麼 taara 團隊認為這一問題的答案是光。同時，他們認為光可能是 7g 的關鍵要素。前文的阿盧伊尼教授對此表示同意，他告訴媒體：「我們這些從事該領域工作的人完全相信，在某個時候我們將需要依賴光學，因為頻譜正在變得擁擠。」
而本次 taara 新芯片的官宣也僅僅是一個開始，該團隊還計劃打造一個擁有數千個發射器的迭代版本，以便能夠延長該芯片的傳輸距離，並能提升其傳輸容量，從而能在手機、數據中心、自動駕駛汽車等各個領域都能投射光束。它還希望推動基於地面光的互聯網能夠成為互聯網連接的未來，從而能夠完全取代基於無線電波的連接。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 團隊希望連接不再受電纜束縛，也不再受到成本限制。通過大幅減小系統體積並降低其複雜程度，該團隊希望能夠大幅降低連接成本，從而在整個行業產生網絡效應。
在 2026 年，該團隊將推出下一款產品，屆時 taara 芯片也會在其中亮相。值得注意的是，克里希納斯瓦米告訴媒體 taara 將很快從 x 部門獨立出去。它不會像「前 x 畢業生」waymo 那樣成為谷歌母公司 alphabet 內部的一個單獨「賭注」。相反，它將由外部人士資助，alphabet 將保留大量股份。此前，x 的許多項目都曾得到「轟轟烈烈」的媒體報道，而 x 在對一款產品潛力進行歡呼叫好之後，可能在幾年後就會悄然關停。這也無可厚非，因為這正是 x 商業模式的一部分，即它會將失敗納入考量。而如果 taara 團隊關於「光無處不在」的預測成為現實，它將處於非常有利的位置來充分利用這一爆髮式發展帶來的機遇。
如果 taara 能夠達到預期效果，或許它將真的改變互聯網連接方式。那時，谷歌也將讓「x」這個名稱真的物有所值。
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
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