“登月工厂”（moonshot factory）是谷歌于 2010 年成立的项目孵化平台，它的正式名字叫做 x，口号为“要么做大、要么回家”（go-big-or-go-home）。该平台曾孵化出 waymo、wing 和 taara 等项目。
近日，taara 的总经理马赫什·克里希纳斯瓦米（mahesh krishnaswamy）宣布一项新进展：taara 团队打造出下一代 taara 芯片，这是一款硅光子芯片，它能利用光通过空气传输高速数据。
图｜taara 芯片特写（来源：x, the moonshot company）
在“登月工厂”（moonshot factory）实验室的测试中，taara 团队利用两块 taara 芯片，在户外成功实现了 1 公里距离上每秒 10gbps 的数据传输。该团队认为这是硅光子芯片首次在如此远的距离将如此大容量的数据传输到室外，并称这款芯片不仅能让 taara 成为一种可行的高速互联网接入方案，还有望开启一个新时代。届时，光不仅能够代替无线电波，而且速度还能更快。
（来源：x, the moonshot company）
从谷歌的失败项目 loon 说起
事实上，taara 能走到今天要从一个失败的项目说起。长期以来，“登月工厂”（moonshot factory）一直在多个前沿项目中有着大胆创新。也许其中最离奇的要数 loon 计划，该项目旨在通过数百个高空飞行的气球来提供互联网服务。loon 最终从 x“毕业”，成为了 alphabet 的一个独立部门。但在之后，其母公司发现这种商业模式根本行不通。到 2021 年 loon 计划破灭时，loon 的一名工程师已经离开该项目组建了一个新团队来专门研究数据传输的部分，即通过激光束传输高带宽互联网（就好比是没有电缆的光纤），旨在将其作为光纤互联网电缆的替代方案。这名工程师便是上文的克里希纳斯瓦米。
图｜马赫什·克里希纳斯瓦米（mahesh krishnaswamy）（来源：nathan frandino/redux）
尽管这不是一个新想法，但在过去几年里，taara 团队一直悄悄地尝试在现实世界中实现它。taara 的研发之旅始于一个大胆的问题：在无需电缆的情况下，能否利用光速传输数据？
taara 的技术属于光学范畴，在光学领域带宽几乎是无限的。正如传统光纤使用光在电缆中传输数据一样，taara 使用非常窄的不可见光束以高达每秒 20gbps 的速度传输数据，传输距离可达 20 公里。此前，当该团队开发 taara lightbridge 技术时，他们创造了一种通过在两个单元之间发送光束来创建连接的新方法。其使用一套由镜子、传感器、精密光学元件和智能软件组成的系统，以机械方式将光束精确对准到其所需要到达的位置。当两束光相遇时，它们会相互锁定，形成一个安全链路来传输数据。安装这些光通信单元只需数小时，而铺设光纤则可能需要数天、数月甚至数年时间。
图｜和交通灯差不多大小的 lightbridges（来源：x, the moonshot company）
最初的 lightbridges 安装在手机信号塔上，高度为 2.5 英尺（约 0.76 米）。taara 的 lightbridges 并非从太空发射光束，而是在地球上，其大小与交通信号灯差不多。只要两个盒子中间没有障碍物，就可以获得每秒 20gbps 的速度，这能起到相当于一根光纤电缆的作用，但是无需进行所谓的铺设。沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学教授穆罕默德·斯利姆·阿卢伊尼（mohamed slim alouini）在光学领域工作了十年，他将 taara 描述为无光纤光学的“法拉利”。其表示：“它快速可靠，但价格相当昂贵。”他说，他此前花费大约 30000 美元从谷歌母公司 alphabet 购买了一个 lightbridges 装置以用于实验测试。而在如今，taara 团队使用光增强解决方案造出了本次硅光子芯片。
图｜taara芯片（来源：x, the moonshot company）
有了新的 taara 芯片之后，其能将 taara lightbridge 的大部分核心功能（相当于交通灯的大小）缩小到指甲大小，并能使用固态电路来取代机械万向节和昂贵的镜子，同时允许单个激光发射器与多个接收器配对。机械对准过程也能被软件所取代，从而能够在室外 1 公里内以 10gbps 的速度传输数据。每个 taara 芯片上都有数百个微小的发光体，通过使用软件可以控制每种光的发射时间，从而可以操纵光的波阵面并将其引导到需要的地方。总的来说，taara 团队的第一代技术 taara lightbridge 是通过由镜子、传感器和硬件组成的系统对光进行物理引导。但是，taara 芯片则利用软件来引导、跟踪和校正光束，并且无需庞大笨重的活动部件。
（来源：x, the moonshot company）
欲与 starlink“争霸”，taara 称能提供多十倍甚至多百倍的带宽
作为一种更实用的地面解决方案，taara 避免了卫星连接存在的一些问题，比如卫星连接在城市中心地区往往存在网速较低的情况。不过 taara 的方案也存在一些特点，从有雾的天气到飞过的鸟类，任何情况都有可能暂时中断用于传输网络信号的激光束。瑕不掩瑜的是，这项技术已被证明具有不错的商业化用途。
taara 其实已经是一家商业化公司，它已经在十几个国家开展业务。taara 的 lightbridges 已经开始为海底电缆断裂的加勒比海岛屿、等待 5g 支持的印度城市中心等场景提供服务。其成功之处还在于跨越了刚果河，刚果河的一边是刚果共和国的首都布拉柴维尔，那里有直接的光纤连接。另一方面，在刚果（金）的首都金沙萨，过去那里的上网费用要高出五倍。而一座横跨 5 公里水道的 taara lightbridges，让金沙萨有了几乎同样便宜的网络。taara lightbridges 也已被用于 2024 年的美国科切拉音乐节，让原本不堪重负的蜂窝网络得到增强。与此同时，taara 也到了母公司的认可，目前谷歌正在使用 lightbridges 为其 bayview 新园区的一栋建筑提供高速带宽。
在 2010 年代，谷歌和 facebook（现 meta）等公司，曾大力尝试将“下一个十亿用户”与 loon 和高空无人机等前沿项目联系起来。当时，facebook 甚至也尝试了 taara 的核心理念，即“用不可见的光束...... 让其数据传输速度快 10 倍”。后来，facebook 创始人扎克伯格于 2018 年悄悄关闭了相关项目。再后来，马斯克的 starlink 已能在全球多数地方提供互联网服务，而亚马逊也已发起了一个名为 kuiper 的竞品项目。
作为谷歌 x 的研究人员，克里希纳斯瓦米并不仅仅满足于“借用”马斯克最喜欢的字母“x”，他们还希望针对需要非标准互联网连接的应用场景与 starlink 展开竞争。其表示，全球互联互通问题远未解决，今天大约有 30 亿人仍未联网。此外，包括美国在内的更多地区的网速甚至无法支持流媒体。至于 starlink，克里希纳斯瓦米表示在人口密集的地区很多人必须共享传输带宽，所以他们每个人的带宽都会变少，速度也会更慢。对于那些无法铺设光纤的地区，或者在 starlink 效果欠佳的人口密集地区，克里希纳斯瓦米希望 taara 能够发挥价值。他声称，taara 团队将能为终端用户提供比 starlink 天线多 10 倍甚至 100 倍的带宽，并且成本只有 starlink 的一小部分。
“光无处不在”能否照进现实？
总的来说，taara 的技术或许可以让我们再一次经历类似于数据存储介质的技术变革，即类似于从磁带、到磁盘、再到固态硬盘的转变。短期内，该团队希望 taara 技术能在光纤不可用时提供高带宽互联网。其中一个应用场景是为近海的岛屿社区提供优质的网络连接，或者在自然灾害发生后提供高速互联网服务。不过，他们还有更宏伟的梦想，该团队认为 6g 可能是使用无线电波的最后一代通信技术。其表示，由于电磁频谱所遇到的瓶颈，导致传统的射频频段十分拥挤，可用的带宽正在逐渐耗尽，因此更加难以满足人类对于快速、可靠连接的需求。如果说有一个规模庞大的全球性产业即将经历一场极为复杂的变革，那么 taara 团队认为这一问题的答案是光。同时，他们认为光可能是 7g 的关键要素。前文的阿卢伊尼教授对此表示同意，他告诉媒体：“我们这些从事该领域工作的人完全相信，在某个时候我们将需要依赖光学，因为频谱正在变得拥挤。”
而本次 taara 新芯片的官宣也仅仅是一个开始，该团队还计划打造一个拥有数千个发射器的迭代版本，以便能够延长该芯片的传输距离，并能提升其传输容量，从而能在手机、数据中心、自动驾驶汽车等各个领域都能投射光束。它还希望推动基于地面光的互联网能够成为互联网连接的未来，从而能够完全取代基于无线电波的连接。毕竟，5g 无线电波越来越拥挤，但在红外和可见光之间的空间中有“近乎无限的带宽”。
（来源：x, the moonshot company）
总之，taara 团队希望连接不再受电缆束缚，也不再受到成本限制。通过大幅减小系统体积并降低其复杂程度，该团队希望能够大幅降低连接成本，从而在整个行业产生网络效应。
在 2026 年，该团队将推出下一款产品，届时 taara 芯片也会在其中亮相。值得注意的是，克里希纳斯瓦米告诉媒体 taara 将很快从 x 部门独立出去。它不会像“前 x 毕业生”waymo 那样成为谷歌母公司 alphabet 内部的一个单独“赌注”。相反，它将由外部人士资助，alphabet 将保留大量股份。此前，x 的许多项目都曾得到“轰轰烈烈”的媒体报道，而 x 在对一款产品潜力进行欢呼叫好之后，可能在几年后就会悄然关停。这也无可厚非，因为这正是 x 商业模式的一部分，即它会将失败纳入考量。而如果 taara 团队关于“光无处不在”的预测成为现实，它将处于非常有利的位置来充分利用这一爆发式发展带来的机遇。
如果 taara 能够达到预期效果，或许它将真的改变互联网连接方式。那时，谷歌也将让“x”这个名称真的物有所值。
参考资料：
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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