เมื่อ SMART-1 ซึ่งเป็นภารกิจแรกขององค์การอวกาศยุโรปที่ส่งไปยังดวงจันทร์เปิดตัวในเดือนกันยายน 2546 นักดาราศาสตร์ยกย่องให้เป็นสนามทดสอบสำหรับเทคโนโลยีขับเคลื่อนพลังงานแสงอาทิตย์และไฟฟ้าที่ปฏิวัติวงการและมีประสิทธิภาพ ในขณะที่การก้าวกระโดดทางเทคโนโลยีนี้ดึงความสนใจของนักวิทยาศาสตร์และสื่อข่าว การปฏิวัติครั้งที่สองที่เงียบกว่าบน SMART-1 ก็แทบไม่ได้รับการเปิดเผย มีเพียงนักคณิตศาสตร์และวิศวกรกลุ่มเล็กๆ เท่านั้นที่ชื่นชมการก้าวกระโดดควอนตัมสำหรับการสื่อสารดิจิทัล ที่รวมเข้ากับคอมพิวเตอร์ของ SMART-1 เป็นระบบสำหรับเข้ารหัสการส่งข้อมูล ซึ่งในแง่คณิตศาสตร์ที่แม่นยำนั้นสมบูรณ์แบบจริงๆ
สมาร์ททอล์คเกอร์ ภารกิจ SMART-1 ของ European Space Agency
สู่ดวงจันทร์ที่ปรากฎในภาพวาดนี้ กำลังทดสอบเทคโนโลยีระบบขับเคลื่อนพลังงานแสงอาทิตย์-ไฟฟ้า ข่าวใหญ่สำหรับนักคณิตศาสตร์ก็คือยานกำลังส่งข้อมูลเหล่านั้นมายังโลกผ่านรหัสดิจิทัลที่มีประสิทธิภาพเป็นพิเศษ
องค์การอวกาศยุโรป
พลังการเข้ารหัส ต้องขอบคุณความก้าวหน้าในการเข้ารหัสแบบดิจิทัล เสาสัญญาณโทรศัพท์มือถือเช่นเสาสัญญาณนี้ในอาร์ลิงตัน รัฐเวอร์จิเนีย กำลังส่งคลิปเสียง วิดีโอ และข้อมูลจากอินเทอร์เน็ต
เอส. นอร์ครอส
วิศวกรอวกาศต้องต่อสู้กับปัญหาในการส่งข้อมูลที่เชื่อถือได้ เช่น รูปภาพและการวัดทางวิทยาศาสตร์ จากยานสำรวจอวกาศกลับสู่โลกมาอย่างยาวนาน ข้อความจะเดินทางไกลหลายร้อยล้านไมล์ได้อย่างไรโดยที่ข้อมูลไม่ถูกรบกวนด้วยเสียง ในสถานการณ์ที่รุนแรงน้อยกว่า อย่างที่ผู้ใช้โทรศัพท์มือถือยืนยันได้ เสียงยังเป็นปัญหาสำหรับระบบการสื่อสารบนโลก
รับข่าววิทยาศาสตร์ในกล่องจดหมายของคุณ
ล่าสุดและยิ่งใหญ่ที่สุดจากนักเขียนผู้เชี่ยวชาญของเราทุกสัปดาห์
ที่อยู่อีเมล*
ลงชื่อ
ในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา นักคณิตศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ได้คิดหาแนวทางอันชาญฉลาดในการแก้ปัญหาเสียงรบกวน พวกเขาได้คิดค้นรหัสที่จงใจรวมความซ้ำซ้อนไว้ในข้อความ ดังนั้นแม้ว่าสัญญาณรบกวนจะทำให้บางส่วนเสียหาย ผู้รับก็สามารถเข้าใจได้ เรียกว่ารหัสแก้ไขข้อผิดพลาด ซึ่งรองรับโฮสต์ของระบบสำหรับการสื่อสารแบบดิจิทัลและการจัดเก็บข้อมูล รวมถึงโทรศัพท์มือถือ อินเทอร์เน็ต และคอมแพคดิสก์ ภารกิจในอวกาศใช้เทคนิคนี้เพื่อส่งข้อความจากเครื่องส่งสัญญาณซึ่งมักไม่มีประสิทธิภาพมากไปกว่าหลอดไฟสลัว
ถึงกระนั้น นักทฤษฎีการเข้ารหัสก็ทราบดีว่ารหัสของพวกเขาต่ำกว่าสิ่งที่สามารถทำได้ในทางทฤษฎี ในปี 1948 นักคณิตศาสตร์ Claude Shannon ซึ่งขณะนั้นอยู่ที่ Bell Telephone Laboratories ใน Murray Hill รัฐนิวเจอร์ซีย์ ได้ตีพิมพ์เอกสารสำคัญซึ่งเขาได้ตั้งเป้าหมายเฉพาะสำหรับนักทฤษฎีการเข้ารหัส แชนนอนแสดงให้เห็นว่าที่ระดับเสียงใดๆ ก็ตาม จะมีขีดจำกัดบนของอัตราส่วนของข้อมูลต่อความซ้ำซ้อนที่จำเป็นสำหรับการส่งที่แม่นยำ เช่นเดียวกับความเร็วแสงในฟิสิกส์ ขีดจำกัดนี้ไม่สามารถบรรลุได้ แต่ในทางทฤษฎีแล้ว รหัสที่มีประสิทธิภาพสูงสามารถเข้าใกล้ได้โดยพลการ
สมัครสมาชิกข่าววิทยาศาสตร์
รับวารสารวิทยาศาสตร์ที่ยอดเยี่ยมจากแหล่งที่น่าเชื่อถือที่สุดส่งตรงถึงหน้าประตูคุณ
ติดตาม
ปัญหาคือไม่มีใครสามารถหาวิธีสร้างโค้ดที่มีประสิทธิภาพสูงสุดตามที่ทฤษฎีของแชนนอนทำนายไว้ได้ ในช่วงต้นทศวรรษ 1990 โค้ดที่ทันสมัยมักจะได้รับข้อมูลเพียงครึ่งเดียวของอัตราที่กฎของแชนนอนกล่าวว่าเป็นไปได้
จากนั้นในช่วงกลางทศวรรษที่ 1990 แผ่นดินไหวได้สั่นสะเทือนภูมิทัศน์ของทฤษฎีการเข้ารหัส วิศวกรชาวฝรั่งเศสคู่หนึ่งซึ่งเป็นคนนอกโลกของทฤษฎีการเข้ารหัสได้สร้างความประหลาดใจให้กับคนวงในด้วยการประดิษฐ์สิ่งที่พวกเขาเรียกว่ารหัสเทอร์โบ ซึ่งเกิดขึ้นภายในขอบเขตกว้างไกลของแชนนอน
ต่อมาในทศวรรษนั้น นักทฤษฎีการเข้ารหัสตระหนักว่าวิธีการที่ถูกลืมไปนานซึ่งเรียกว่าการเข้ารหัสแบบ low-density parity-check (LDPC) อาจเข้าใกล้ขีดจำกัดมากยิ่งขึ้น
รหัสเทอร์โบและรหัส LDPC กำลังเข้ามามีบทบาท นอกเหนือจากการเข้าร่วมภารกิจ SMART-1 แล้ว เทคโนโลยีเทอร์โบโค้ดกำลังเดินทางไปยัง Mercury ในภารกิจ Messenger ของ NASA ซึ่งเปิดตัวเมื่อปีที่แล้ว ในช่วงสองสามปีที่ผ่านมา รหัสเทอร์โบได้ค้นพบช่องทางในโทรศัพท์มือถือหลายล้านเครื่อง ทำให้ผู้ใช้สามารถส่งคลิปเสียงและวิดีโอ และท่องอินเทอร์เน็ตได้
ในขณะเดียวกัน รหัส LDPC ได้กลายเป็นมาตรฐานใหม่สำหรับโทรทัศน์ระบบดิจิตอลผ่านดาวเทียม กลุ่มวิจัยหลายร้อยกลุ่มกำลังศึกษาการประยุกต์ใช้โค้ดทั้งสองประเภทที่เป็นไปได้ในมหาวิทยาลัยและบริษัทยักษ์ใหญ่ในอุตสาหกรรม เช่น Sony, Motorola, Qualcomm และ Samsung
Robert McEliece นักทฤษฎีการเขียนโค้ดจาก California Institute of Technology ในเมือง Pasadena กล่าวว่า “ในห้องแล็บ เราอยู่ที่นั่น” “อย่างช้าๆ คำนี้กำลังเผยแพร่ออกไป และเทคโนโลยีกำลังพัฒนาให้สมบูรณ์แบบ”
การปิดช่องว่างระหว่างรหัสที่ล้ำสมัยและขีดจำกัดของแชนนอนสามารถประหยัดหน่วยงานด้านอวกาศได้หลายหมื่นล้านดอลลาร์ในทุก ๆ ภารกิจ เพราะพวกเขาสามารถใช้ตัวส่งข้อมูลที่เบากว่าพร้อมแบตเตอรี่และเสาอากาศขนาดเล็ก สำหรับโทรศัพท์มือถือและเทคโนโลยีไร้สายอื่นๆ รหัสใหม่สามารถลดจำนวนจุดบอดในโลกและลดต้นทุนการให้บริการ
Credit : gerisurf.com
shikajosyu.com
kypriwnerga.com
cjmouser.com
planosycapacetes.com
markerswear.com
johnyscorner.com
escapingdust.com
miamiinsurancerates.com
bickertongordon.com
