"הכישלון המדעי" הכי גדול: ככה גילו את ה-Wi-Fi

בכל פעם שאנחנו מתחברים לרשת ה-WiFi בבית, במשרד או בבית הקפה, אנחנו חייבים תודה לאדם אחד שלא התכוון בכלל להמציא אותה. הסיפור של האינטרנט האלחוטי הוא אחד הסיפורים המרתקים בתולדות המדע, והוא מתחיל בניסיון נועז לצוד את אחד העצמים המסתוריים ביותר ביקום: חורים שחורים מתפוצצים.

בשנות ה-70, הפיזיקאי הנודע סטיבן הוקינג פרסם תיאוריה מהפכנית: חורים שחורים אינם שחורים לחלוטין. הוא טען שהם פולטים קרינה (הידועה כיום כ"קרינת הוקינג"), ובסוף חייהם הם עשויים "להתאדות" בפיצוץ אדיר שישלח גלי רדיו חלשים מאוד אל מרחבי היקום.

מהנדס אוסטרלי בשם ג'ון אוקסליבן הוקסם מהרעיון. הוא יצא למשימה מדעית שאפתנית. למצוא את אותם גלי רדיו חמקמקים שהגיעו מחורים שחורים שהתפוצצו לפני מיליארדי שנים.

הבעיה: רעש קוסמי

אוקסליבן נתקל בבעיה טכנית קשה. גלי הרדיו מהחלל העמוק היו כל כך חלשים ומעוותים בשל המעבר דרך ענני גז ואבק בין-כוכבי, שקשה היה להבחין בינם לבין ה"רעש" הלבן של היקום. כדי לפתור זאת, הוא וצוותו פיתחו כלי מתמטי מתוחכם (הלא הוא האלגוריתם) שנועד "לנקות" את האותות המעוותים ולהפריד בין המידע האמיתי לרעשי הרקע.

למרות המאמץ הכביר והטכנולוגיה החדשנית, אוקסליבן נכשל. הוא מעולם לא מצא הוכחה לחור שחור מתפוצץ. הפרויקט הופסק והאלגוריתם נשמר במגירה, נראה כחסר שימוש.

שנים מאוחר יותר, בתחילת שנות ה-90, סוכנות המחקר הלאומית של אוסטרליה (CSIRO) חיפשה דרך לאפשר למחשבים לתקשר ביניהם באופן אלחוטי בתוך מבנים. הבעיה הייתה דומה להפליא לזו של אוקסליבן: בתוך חדר, גלי רדיו פוגעים בקירות, ברצפה ובחפצים, ויוצרים הדים שמעוותים את האות והופכים את העברת המידע לבלתי אפשרית במהירות גבוהה.

הסבר קצר: כשגלי רדיו פוגעים בקירות, הם מגיעים למקלט בזמנים שונים. גל אחד מגיע ישירות, וגל אחר מגיע מילי-שנייה מאוחר יותר אחרי שחזר מהקיר. עבור המחשב, זה נראה כאילו שלחת לו את אותה מילה שלוש פעמים בערבוב, מה שיוצר "סלט" של מידע.

אוקסליבן נזכר באלגוריתם שפיתח עבור החורים השחורים. הוא הבין שהמתמטיקה שנועדה לנקות את הרעשים מהחלל העמוק יכולה לנקות גם את ה"הדים" בתוך המשרד. אז הוא שלף את האלגוריתם מהמגירה, ביצע בו התאמות, וב-1992 רשם פטנט על הטכנולוגיה שהפכה לבסיס של תקן ה-WiFi העולמי.

האלגוריתם שג'ון אוקסליבן שלף מהמגירה מבוסס על כלי מתמטי שנקרא התמרת פורייה מהירה. במקום לנסות לשלוח את כל המידע על "צינור" אחד רחב (שנוטה להתעוות), האלגוריתם מאפשר לפצל את המידע להמון תדרים קטנים ומקבילים. אם תדר אחד משתבש בגלל הד, האחרים מצליחים לעבור.

אם אתם זקוקים להסבר ויזואלי, תחשבו על זה כך: במקום לשלוח משאית ענקית בכביש משובש שבו היא עלולה להתהפך, אנחנו שולחים 1,000 אופנועים קטנים. גם אם כמה יתעכבו, רוב המידע יגיע ליעד.

הכישלון שהפך למהפכה

איך ה-0 וה-1 במחשב הופכים לגלים באוויר? הנתב (הראוטר) משנה את התכונות של גל הרדיו - למשל את הגובה שלו (אמפליטודה) או את הקצב שלו (תדר), כדי לייצג מידע דיגיטלי.

• גל גבוה = 1
• גל נמוך = 0

כדי שהמכשיר יבין את הנתב של חברת TP-Link, הם צריכים לדבר באותה שפה. הטכנולוגיה של אוקסליבן הפכה לחלק מתקן בינלאומי שנקרא IEEE 802.11. בלעדיו, כל חברה הייתה ממציאה WiFi משלה והמכשירים לא היו "מדברים" זה עם זה.

כיום, כמעט כל נתב, סמארטפון ומחשב נייד בעולם משתמשים בטכנולוגיה שצמחה מתוך אותו "כישלון" מדעי. אוקסליבן אולי לא מצא חורים שחורים מתפוצצים, אבל הוא מצא את הדרך לחבר את האנושות כולה ללא כבלים.