“无线”革命绵延百年

“无线”革命绵延百年
【《美国新闻与世界报道》周刊10月15日一期文章】题：重新设计的无线电（作者　约安尼·费希尔）
几乎恰好在一个世纪之前，在1901年12月12日，意大利发明家古列尔莫·马可尼坐在加拿大纽芬兰，等待着耳机中传来几乎没人相信会到达的信号。但是刚过中午，信号就从大西洋另一端的英国康沃尔传了过来。微弱的哔—哔—哔声只不过代表着莫尔斯电码中的字母“s”，但是马可尼从中听到了未来。他写道：“现在，我第一次感到人类无需线路就能传递信息的一天必然会到来，到时不仅能横穿大西洋，世界上最遥远的地方也能互通信息。”
就怕想不到
“无线”革命时代从那一刻开始，并一直延续到现在。它在缩短世界各地人们之间的距离的同时，扩大了我们对未来的想象力。1920年，第一家电台开始在匹兹堡广播。到了20世纪30年代，收音机几乎成了所有美国家庭的起居室中的主要摆设。接着，无线电技术导致了电视的问世。到了40年代，美国各地共有23家电视台播出电视节目。在接下来的几十年中，无线电波被应用于各种新发明：从雷达到微波炉，从车库门开启装置到通信卫星，从婴儿监控器到手机、呼机和全球定位系统。
现在新世纪刚刚开始，马可尼的幻想可能会获得新生。研究人员说，大约再过10年，许多技术将共同创建出一种以把信号转换成电波的新技术、在全球范围内转发电波的新技术以及智能综合型终端为基础的全球无线网络。它使得人们可以在任何地点、任何时间同任何人联系，发送任何可以想象得到的文本、声音和图像。全世界几乎所有的政府和电信公司都在努力实现这个“不受限制”的世界。美国全国科学基金会计算机通信研究部负责制定计划的约翰·科曾斯说，它在提高生产力上可以和互联网相提并论。他补充说：“我认为社会上许多人甚至想象不到这意味着什么。”
无线电波有着如此持久的魅力是因为它们以光速传播，瞬间就可以把信息传播到远方，某些情况下丝毫不受建筑物和山峰等障碍物的影响。无线电波在电磁波系列中波长最长，可以达到数英尺甚至数英里，这使得它们可以不受障碍物的影响。波长较短，只有几分之一英尺的高频无线电波被称作微波。波长更短的无线电波依次是红外线、可见光、紫外线、X光和波长极短、不到一个原子的伽马射线。
融合很重要
如今，大气中充满着人工无线电信号，如果它们都能被肉眼看见，我们可能会因为数千种不同的无线电波——它们传输着体育比赛实况、军事通信、无线电子邮件和手机通话——随时都可能穿过身体或者因身体反弹而感到头晕目眩。因为每一家电视台、手机服务提供商和广播电台都需要自己的频率，而无线电资源是有限的，可以使用的频谱稀有而宝贵。
但是正当拥挤的无线电通信似乎快要达到极限时，新技术使得电波可以在范围更广的网络中承载更多的信号。许多现有的无线网络，如“黑莓”等电子邮件服务、手机和蓝牙技术，无法处理大量必须携带多媒体信息的种类繁多的数据，即使是能够做到这一点的系统通常也无法和其他系统相连接。
美国电话电报公司实验室负责通信研究的鲍勃·米勒说：“我们面前放着许多新功能，但是没人想过如何把它们融合到更大的框架中去。”一家新成立的无线通信公司“e—tenna”公司的董事长戴维·麦卡特尼说：“这是全球漫游的主要障碍。”为了克服这个障碍，实验室正在研究被麦卡特尼称作“灵活技术”的技术，它能使无线电用户在系统与系统、国家与国家之间移动时从不掉线。
当然，单靠这一项技术还不够，各个公司把巨资——有人估计欧洲的投资就有1万亿美元———押在创建一个彻底联通的世界上。另一个关键的先决条件是释放足够的无线电带宽来传输包括CD音质的声音和清晰的图像在内的无线信息洪流。然而，一些手机网络占用了宝贵的无线电带宽，因为一旦通话开始手机就必须占用一个频率，即使传输的信息并不多。这就类似于让一辆车占用整个车道。
互联网上使用的无线式“数据包交换技术”使得许多用户可以共享同一频率，就像车道上开着许多车辆一样。直到现在，数据包交换技术还不适合传输图像和声音，因为数据包之间的延迟会造成失真。但是朗讯公司贝尔实验室正在开发针对无线系统的新协议，使得信息传输更有秩序，把延迟减少到毫秒——时间之短使得人脑不会注意到延迟。所有使用同一频率的用户的通信都不会中断。
困难也不少
即使每个用户拥有足够的带宽，信号传输对正在移动的用户来说仍是问题。卫星是理想的信号传输工具，但是它们发出的微波会受到障碍物的阻碍。本月公布的一项新发明——数字卫星无线电试图通过建立地面“转发器”解决这个问题。卫星发出信号，经过精心布置的地面天线接收信号并把它们传输给路过的行人和汽车。一些研究人员认为，这种传输方式对未来的全球化网络至关重要。按照他们的设想，在特定地区使用的移动设备将起着转发器的作用，协助信号传输到目的地。在互联网上，信息的不同片段通过许多不同的途径抵达终点。
但是大多数人认为无线世界最大的难题是设计出可以发送、接收和显示各种无线数据的便携式工具。这种“根据软件确定作用的无线电设备”可以在电磁波谱中寻找信号，然后根据接收到的信号把自己变成电子邮件接收器、电话、收音机和可视电话。用户想回复时，这种设备会根据发送数据的类型和当地无线系统的能力来发送信号。整个神奇的过程即时完成，人们不会看到。
科曾斯说，解决所有的细节问题需要花上好几年时间，但是一旦成功将给社会带来巨大的好处。其中包括：通过视频会议更好地处理危机，可以在远方拯救病人生命的远程医疗，为不能上网接受多媒体和即时互动教学的农村学校提供更高级的教育。
一些企业甚至在设想无线虚拟现实，电波不仅能传输声音、文本和图像，还能制造一种身在远方的感觉。通过合适的通信终端，我们可以“试穿”某家商店里的衣服，通过全息图像同远方的同事会面，感觉到奶奶脸颊的温暖——尽管我们是在数千英里之外“亲”她。
图片说明：1937年，美国全国广播公司播音员诺曼·贝里在印第安纳州埃文斯维尔现场报道俄亥俄河洪水。