熱氣球上天，WIFI來了

【√】谷歌的設想是，讓熱氣球飄浮到2萬米的高空，熱氣球上攜帶著無線網絡信號的收發器，信號覆蓋的面積可以達到兩個紐約城那么大，為地面提供互聯網接入服務

谷歌熱氣球都有啥

谷歌放飛的這些熱氣球大有奧秘，下方懸掛的設備包括：無線電接收器、電腦、高度控制設備以及太陽能電池板。氣球將在距離地面20公里及以上的平流層飛行，會與地面的網絡站點互傳信號，這些信號會一路“彈跳”，并在氣球之間傳輸。

每個熱氣球能在平流層中飄浮100天，在自西向東的飛行過程中，能為直徑40公里的區域提供無線互聯網服務，覆蓋面積約為1256平方公里，超過整個香港的面積，而且不受地形影響。

谷歌熱氣球的材質是超壓力氣球所使用的聚乙烯泡沫，比氣象用氣球更加耐久，可以承受更高的壓力，充氣完成后高12米、寬15米，內部充著氦氣。它使用太陽能面板供電，僅需4個小時就可以完成充電，不必擔心它工作了幾個小時后就突然在空中爆炸了，也不必擔心它的電池會忽然沒電了。

最近，谷歌公司在新西蘭放飛了一批熱氣球。谷歌雖然依靠搜索引擎起家，可是最近幾年卻有些不務正業，總是瘋狂嘗試各種出人意料的新奇玩意，有人評論21世紀的谷歌有點像一百年前愛迪生和特斯拉的實驗室，總是帶給世界一件又一件的大膽的發明。

實際上，這些新奇玩意兒都是由谷歌X實驗室研發的，提到谷歌X實驗室，很多人首先想到的是谷歌眼鏡和無人駕駛汽車。正是這兩個神奇的發明，讓這個名字都沒起好的實驗室聞名全球，實驗室的創始人不想用“研究院”這樣俗氣的名字命名，但又沒想好起什么名字合適，所以拿X暫時代替。比起其他實驗室，這里更像是谷歌的造夢工廠，里面每時每刻都在誕生著各種各樣瘋狂的想法。

神奇的谷歌X實驗室

“在硅谷一個秘密的地方，有一個秘密的實驗室。在這里，機器人隨處亂跑，未來世界的景象盡在想象。這里的冰箱可以上網，以便在食物減少時從商店訂貨；餐盤可以將菜單發到社交網站上；機器人可以替你前往辦公室，而你則可以穿著睡衣呆在家里；或許，你還可以乘坐電梯直奔太空。”這是一個連許多 谷歌員工都不知道的絕密實驗室，有些即便是知道也說不出一個所以然來。但是這里卻正孕育著人類 100 個“天馬行空”的想法和創意——它就是谷歌X實驗室。

盡管這100個創意中的多數都只是概念，遠未成為現實，但谷歌X實驗室正在逐步把它們變為現實，谷歌眼鏡和自動駕駛汽車就是成功的兩個例子。

“這些創意現在非常脫離現實。但谷歌不是一家普通的公司，所以幾乎沒有一定之規。”美國麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室榮譽教授兼華倫機器人公司創始人羅德尼·布魯克斯（Rodney Brooks）說。

在多數的硅谷公司中，創新意味著開發在線應用或廣告，但谷歌卻有不同的看法。盡管谷歌已經成長為一家行業巨頭，并吸引了眾多創業公司追隨它的步伐，但這個秘密實驗室65a63c96abb9f75452fcb25b6fc827b0卻表明，谷歌的野心在于真正具有突破性的研發領域。這承襲了施樂帕羅奧爾托研發中心（PARC）的傳統，該研發中心于上世紀90年代開發出了現代PC。

谷歌會將人工智能和機器學習技術應用到搜索算法中，所以即使看似與主營業務無關，一些古怪的項目仍然不會被完全忽視。

例如，太空電梯一直以來都是谷歌創始人和其他硅谷企業家的夢想，它可以搜集信息，或是把東西帶到太空。布魯克斯說：“谷歌正在搜集全世界的信息，所以現在，他們想要搜集太陽系的數據。”

谷歌聯合創始人塞吉·布林（Sergey Brin）深入參與了這個實驗室的項目，并與谷歌聯合創始人拉里·佩奇（Larry Page）一同選出了上述100個創意。佩奇在出任谷歌CEO前，也曾經在谷歌X實驗室工作。實驗室的很多創意都有機器人的身影。谷歌的工程師一直以來都很看重機器人，包括布林，他曾經通過機器人參與過一次會議，而他本人并未到場。

大量的機器人也將幫助谷歌搜集信息，代替真人為谷歌地圖拍攝街景圖片。該實驗室出品的機器人最終可能被用于家庭或辦公室，處理一些日常工作，或幫助人們進行遠程辦公。

其他一些創意還涉及“物聯網”。通過家電和可穿著的設備與互聯網相連，谷歌便可以從中受益。除此之外，種植機、咖啡壺、燈泡等日常用品也都可以融入物聯網。谷歌X實驗室的保密措施頗為極端。像間諜小說里常見的秘密機構一樣，谷歌X實驗室有兩個辦公室，一個是位于谷歌總部的門面，負責物流。另一個是真正的實驗室，位置保密。該實驗室的神秘程度簡直與美國中情局（CIA）有得一拼。

大城市不需要谷歌熱氣球

由于谷歌X實驗室的很多領域可謂“不成功，則成仁”，而且需要耗費多年時間，因此令部分股東和分析師頗感憂慮。為了安撫分析師，佩奇表示，這些瘋狂的項目在谷歌總體業務中僅占很小的比例。他說：“每次的探索性項目規模都不大，數量也不多。我們不會向其中投入太多資源。”

那么，在谷歌眼鏡和無人駕駛汽車之后，谷歌X實驗室的科學家們又在研究什么呢？他們把瘋狂的目光投向了全球WIFI網絡。如何架設覆蓋全球的WIFI網絡？谷歌X實驗室的答案是，熱氣球！

谷歌在新西蘭放飛的可不是普通熱氣球，而是他們的新產品——可以用來連接互聯網的熱氣球，他們放飛了30只氣球，并向60名幸運的志愿者提供了15分鐘基于氣球的互聯網接入服務。

谷歌的設想是，讓熱氣球飄浮到2萬米的高空，熱氣球上攜帶著無線網絡信號的收發器，信號覆蓋的面積可以達到兩個紐約城那么大，為地面提供互聯網接入服務。當然普通手機和筆記本電腦沒辦法把信號發送到2萬米那么遠，要想使用熱氣球來上網，需要在自己家中安裝一個專門的天線來收發無線信號。

這個設想看起來很酷，不過對于正在屏幕前上網的大多數人來說，恐怕并不會帶來生活上的任何改變。雖然這個熱氣球覆蓋面積比普通的WIFI熱點大得多了，但是覆蓋兩個紐約城并不意味著能讓兩個紐約城的所有居民都用它來連接互聯網，因為如果這樣做，上百萬上千萬的使用者發出的無線通信信號會嚴重相互干擾，或者說熱氣球使用的信號帶寬會是有限的，沒辦法分給那么多的人，寄希望于用一個熱氣球來解決整個龐大城市居民的互聯網連接是不可能的。

事實上，在世界上大多數的城市中，電腦上網的網線接口、WIFI熱點、手機移動上網四處都有，幾乎實現了整個城市的全覆蓋，接入互聯網既方便又廉價。谷歌熱氣球對城市里居住的人們恐怕帶來不了任何新東西。

要不網速慢，要不價格貴

不過，如果這兩個紐約城的面積并不是人挨人、人擠人的城市，而是南半球地廣人稀的空曠草原、農場、山區，情形就大不相同了，人們對于寬帶的互聯網還是非常渴望的，谷歌熱氣球可以大顯身手。

偏遠地區要想如城市中心一樣隨處輕松連一下網，可不是易事。就拿用光纖連接網絡來說，電信運營商需要從城市的中心修建幾百公里的地下光纖一路到偏遠地區，完全不同于城市中修一小段光纖就可以滿足成百上千用戶接入網絡的需求，在偏遠地區修一大段光纖，也只是幫助了一小部分人，因為這些偏遠地區人口密度實在太低了，這樣做投入和產出有些不成正比，對于電信運營商來說幾乎是賠本的生意。

無線上網（WIFI）呢？如果偏遠地區的人們可以直接發送無線信號到城市中心，城市中心也可以直接發送信號到偏遠地區，問題不就解決了？可是實際中并沒有這樣的無線上網方式。WIFI上網的時候，電腦和WIFI基站不過幾百米的距離，而且只是電腦和WIFI基站中間的這一段的是無線的，WIFI基站向外連接還是要用光纖。

地球是圓形的，WIFI使用的電磁波信號沒辦法繞一下彎傳遞很遠的距離，如果地面高低起伏，各種障礙物也會擋住信號的傳播，另外無線信號傳遞一定距離后，能量也就消耗殆盡了，所以，即使不使用光纖，無線信號也只能從一個基站那里傳遞一小段距離到另一個基站，像接力棒、烽火臺一樣中轉很多次才能連接到城市中心，要想在城市中心和偏遠地區之間建立互聯網的連接，讓一大片荒蕪之地隨處都可以接入互聯網，無論在地面上采取何種方式，電信公司都需要投入巨資修建很多設備，成本非常高昂。

最后的結果只有兩個：一是電信運營商對于這些偏遠地區不管不顧，沒有提供寬帶連接服務，很多人甚至仍然要靠幾十年之前的老式有線電話線來連接互聯網，帶寬仍然以KB為單位，平時只能看一看文字網頁和發個電子郵件，打開一個圖片都要花上十分鐘八分鐘；二是電信運營商雖然提供寬帶的互聯網服務，可是價格不菲，高出城市中的上網費用很多倍。

除了在地面上打主意以外，一個保證讓全球各個偏僻的地方都可以接入寬帶互聯網的辦法就是衛星了，通信衛星居高臨下，發出的信號受地面起起伏伏的地形影響比較小，可以發射到各個偏僻角落（其實谷歌公司的熱氣球也可以看作是高度很低的衛星）。不過使用衛星來提供互聯網服務的缺點還是一個字——貴，發射衛星的費用可是以億為單位的。

曾經輝煌一時的美國摩托羅拉公司在上個世紀末發射了66顆衛星建立了全球手機通信的銥星系統。購買一部銥星手機，可以不僅在有手機網絡覆蓋的地區，在人跡罕至的不毛之地和非常偏遠的地區都可以通過與衛星之間收發信號的方式打手機，可是通話費用也可以高達每分鐘幾美元，有興趣使用銥星手機的用戶少之又少，最后讓摩托羅拉公司投資的銥星公司運營不到半年即破產，老牌通信巨頭摩托羅拉公司也因此一蹶不振，走上了衰落之路，最后在兩年前，摩托羅拉公司迎來了被谷歌公司收購的命運。

為三分之二的人口提供網絡

根據計劃，第一批發射的30個氣球將從新西蘭西部飛向東部，60名家中安裝了特制接收器的新西蘭居民參與了這一實驗。新西蘭小鎮里斯敦的農夫查爾斯·尼莫（Charles Nimmo）是幸運的60名志愿者之一。谷歌技術人員將一個籃球大小的鮮紅色接收器安裝在他們家中，形狀好比谷歌地圖的標記圖標。沒過多久，當工作人員把一個個外形酷似水母的半透明熱氣球放飛后，尼莫成了世界上第一個成功接入“熱氣球網絡”的用戶。

沿襲當地農夫的傳統，尼莫上網后的第一件事，就是打開谷歌頁面查詢天氣，以便決定當天是否該給綿羊剪毛。盡管熱氣球僅在尼莫家上空停留了15分鐘，但他還是興奮異常。“熱氣球網絡接入的速度和質量，比我使用的撥號銅線網絡要好得多。”

此后還會有更多氣球被放飛，經過智利、阿根廷、南非、澳大利亞等同緯度南半球國家，形成一個由熱氣球組成的環。谷歌最終打算發射數千個熱氣球至平流層，利用環繞全球的“熱氣球網絡”，為全球48億無網絡人口提供服務。

以尼莫為例，他在4年前曾放棄撥號網絡，并改用衛星網絡，但后來發現自己難以負擔每月超過1000美元的上網費用。看來不同國家各有各的煩惱，我們擔憂的是買不起房子，新西蘭人擔心的是上不起網。

雖然很多地廣人稀的國家，像澳大利亞、新西蘭、加拿大都是高收入國家，可以這樣的上網費還是有點太高了，讓這些悲催的農民難以承擔，更不要提那些不發達的國家了。按照谷歌的估計，目前全世界有三分之二的人口享受不到寬帶互聯網連接，谷歌希望利用熱氣球為農村、偏遠和欠發達地區提供廉價的互聯網服務。

“我幾乎已經準備關閉家里的網絡接入，并準備到鎮上工作了，但谷歌這一項目的到來，有可能顯著改變許多新西蘭人的生活。”尼莫說。

這一計劃如果成功，受益的不僅僅是像尼莫這樣身處發達國家但依舊上網不便的用戶，還有那些遠處山村、沙漠，或者欠發達地區的人們。

當然，還有其他的一些上網方式可以考慮，比如可以利用電力線同時傳遞網絡的數據，不過新西蘭一些地區曾經嘗試的效果不是很理想。

相比于在地面鋪設光纜和修建很多的無線網絡基站，或者向天空發射通信衛星，谷歌的熱氣球上網方案最大的優勢就是可以在提供和城市中一樣的寬帶互聯網連接的同時，價格比衛星和地面的方式都低廉很多，因為熱氣球飄到指定的位置不需要任何額外的成本，可以為偏遠地區提供價格可以承受的高速互聯網連接服務。

對于人口密集地區來說，谷歌熱氣球偶爾也會有一展身手的機會，一旦遇上像四川地震一類的自然災害情況，地面的光纖等無線上網設備全部被摧毀，而熱氣球在云層上方海拔2萬米的平流層之中，比飛機飛行的高度還要高出很多，臺風、暴雨、龍卷風都發生在云層的下方，這些熱氣球可以毫發無損，在各種自然災害、緊急情況下正常工作。

熱氣球網絡面臨的難題

不過，這種“熱氣球網絡”在操作性和穩定性上仍舊面臨疑問。掛在天上的氣球如何高效率地保證網絡信號的持續性，是谷歌熱氣球面臨的一大考驗，高空中雖然沒有劇烈的天氣變化，但會有氣流的流動，氣球如果“隨波逐流”，不知道每天都飄到了什么位置，能不能連上網可就成了隨機數，新西蘭農民如果恰逢今天鴻運當頭，頭頂有個熱氣球，可以上網沖一下浪，可明天不走運，氣球不知道飛到哪里去了，上網愿望也就泡湯了。在多年前，美國軍方曾經把氣球放到高空中，作為電視信號發射臺，向古巴民眾播放反卡斯特羅的“反動節目”，不過為了不讓氣球飄走，它是綁在電纜上的，還有在天氣好的時候才能使用，效果常常不盡如人意。

要完成這些任務，氣球上的計算機要進行的各種復雜數據計算，像天氣預報、氣球飛行的方向和速度、不同氣球之間的位置和距離是不是合理，不過這正是谷歌一向最擅長的，搜索引擎在海量的數據中智能地把你想要的有用信息提取出來，自動駕駛汽車可以在各種復雜的情況下做出各種自動加速減速停車的正確決定，很多的熱氣球在飄來飄出的同時智能地調整自己的位置，看似完全不同的發明背后，有谷歌技術人員開發的相似的計算機算法在支撐著。

外界則更關心另兩個問題，包括會否影響飛機飛行，以及萬一氣球失靈砸向地面會否造成人員傷亡。“這些熱氣球裝有閃光標識與雷達反射器，因此不會對執行飛行任務的飛機造成影響。” 谷歌X實驗室技術主管理查德·德沃爾說，每個氣球都配備了降落傘，會沿著指定的方向在指定的地方軟著陸，不會墜毀，回收的氣球還可以再利用，絕對環保。

值得一提的是，由于“熱氣球網絡”發射的無線信號所經過的頻譜無需授權，因此谷歌也無需面對繁雜的申請流程和監管程序。

除了技術因素以外，谷歌的這項計劃更大的困難可能是來源于非技術方面。目前世界很多國家提供互聯網連接的電信運營商都是屬于政府擁有或者大財團擁有，谷歌作為外來者想從這些國家內的電信業務中分一杯羹，會遇到很多阻力。

反對谷歌熱氣球進入的合理理由可以有很多，政府如果為了保護國內電信運營商的利益，可以說熱氣球違反了“高空飛行物品管理條例”，或者違反了“無線電信號條例”（當然谷歌計劃使用的無線通信信號頻段是2.4GHz和5.8GHz免費公用的ISM頻段，與飛行航班的通信、手機通信一類的頻段都不同，不會造成干擾），又或者指責谷歌不符合“信息安全法”，可以作為間諜設備，竊取國內大量的通信信息，這些理由都足以將谷歌這件發明拒之門外。就算在美國國內，氣球一類的飛行器沒有經過政府許可也是無法升空的。