Každý, kdo dnes využívá internet nebo spoléhá na rychlé datové připojení v průmyslu, vděčí za tuto možnost řadě brilantních elektrotechniků. Jedním z těch absolutně nejvýznamnějších byl Robert Wendell Lucky (9. ledna 1936 – 10. března 2022), americký inženýr, vynálezce a dlouholetý výzkumný manažer, jehož průlomové vynálezy formovaly inženýrskou kulturu a navždy změnily způsob, jakým probíhá moderní komunikace.
Raná léta a akademická dráha
Robert Lucky se narodil v Pittsburghu ve státě Pensylvánie a svá středoškolská studia úspěšně dokončil v Mt. Lebanon. Jeho hluboký zájem o techniku jej zavedl na Purdue University, kde se začal naplno věnovat studiu elektrotechniky. Zde postupně získal inženýrské tituly bakaláře (BSEE) v roce 1957 a následně v roce 1959 i magisterský titul (MSEE).
Ve svém doktorském studiu, které úspěšně završil v roce 1961, pokračoval pod vedením profesora Johna C. Hancocka. Ve své disertační práci se detailně zabýval simultánní amplitudově a fázově modulovanou digitální komunikací. Právě v této práci úspěšně odvodil dvourozměrné signálové konstelace. Tyto konstelace jsou strukturou a principem velmi podobné moderním systémům kvadraturní amplitudové modulace (QAM), které jsou dnes naprostým standardem pro vysokorychlostní digitální komunikaci po celém světě.
Průlomový vynález: Adaptivní ekvalizér
Nejzásadnější zlom v jeho kariéře nastal brzy po obhajobě doktorátu, kdy v roce 1961 nastoupil do prestižních laboratoří Bell Labs. Byl přidělen do oddělení datové teorie, které tehdy vedl William R. Bennett.
Na počátku 60. let dvacátého století narážel přenos dat na závažné technologické bariéry. Maximální rychlost tehdejších modemů fungujících na standardních telefonních linkách byla omezena na pouhých 2400 bitů za sekundu. Hlavní překážkou k dosažení vyšších přenosových rychlostí byla takzvaná mezisymbolová interference. Každé vytáčené spojení deformovalo a rozmazávalo odesílané digitální impulsy, které se vzájemně překrývaly a prolínaly, což následně vedlo k nepřijatelnému množství chyb při jejich přijímání a detekci.
V roce 1964 Robert W. Lucky představil inovaci, která tento fyzikální problém obešla – vynalezl adaptivní ekvalizér. Vymyslel způsob, jak automaticky a adaptivně eliminovat efekt zkreslení signálu.
• Jeho zařízení fungovalo na principu zpožďovací linky s odbočkami, u kterých bylo možné proměnlivě nastavovat zisk.
• Ekvalizér k minimalizaci zkreslení dat využíval matematický algoritmus nejstrmějšího sestupu.
• Nejprve se systém trénoval pomocí série známých pulsů, během samotného datového přenosu se však spoléhal na chytré úpravy řízené rozhodováním (tzv. decision-directed adjustment).
Jaký byl přínos tohoto objevu v praxi?
• Přenosová rychlost dat bez chybovosti okamžitě vzrostla na 9600 bitů za sekundu.
• Tímto krokem se rázem podařilo dosáhnout neuvěřitelného čtyřnásobku doposud nejvyšší myslitelné rychlosti modemů.
• Zajímavostí je, že první model tohoto ekvalizéru sice využíval 13 nastavitelných zisků a ke každému nastavení sloužilo hned 8 relé, kvůli čemuž byl celý přístrojový rack vysoký téměř 1,5 metru, ale fungoval zcela bezchybně.
Brzy poté inženýři obrovská a hlučná relé nahradili tranzistorovými spínači a v dalších letech i menšími integrovanými obvody. Dnes je tento chytrý princip adaptivní ekvalizace nepostradatelnou součástí téměř každého modemu na světě a funguje coby jednoduchý podprogram v zabudovaných mikroprocesorech.
Lídrem v Bell Labs i významným vládním poradcem
Díky svým vynikajícím inženýrským výsledkům byl Lucky v Bell Labs často povyšován. V roce 1982 byl jmenován výkonným ředitelem výzkumné divize komunikačních věd. Tato divize měla ohromný dosah – pokrývala v podstatě veškerý výzkum laboratoří zaměřený na bezdrátové či optické komunikační systémy a zasahovala hluboko do aplikované fyziky a počítačových věd. O výjimečné úrovni oddělení pod jeho vedením svědčí mimo jiné i fakt, že dva z jeho výzkumníků získali prestižní Nobelovu cenu.
Své působení v Bell Labs ukončil v roce 1992, aby se přesunul na post korporátního viceprezidenta zodpovědného za řízení výzkumu ve společnosti Bellcore (výzkumná odnož pro telekomunikační společnosti). Z tohoto podniku, který byl následně odprodán a přejmenován na Telcordia Technologies, odešel nakonec v roce 2002 do penze.
Během své bohaté kariéry ovlivnil Lucky technologické směřování Spojených států i z veřejných funkcí. Působil mimo jiné jako předseda Vědeckého poradního sboru Letectva USA, jako předseda Technologického poradního sboru Federální komise pro komunikaci (FCC) nebo jako člen prestižní Národní akademie inženýrství.
Bohatý literární odkaz a ocenění
Robert W. Lucky byl mimořádný i svou schopností komplikované technologie a jevy lidsky vysvětlovat. Dodnes je americkou vědeckou obcí vnímán nejen jako skvělý technik, ale i jako výrazný popularizátor, který svými projevy a publikacemi pravidelně formoval inženýrskou kulturu.
• Odborné knihy a sborníky: Již v roce 1965 byl spoluautorem ceněné učebnice Principles of Data Communications. Z jeho vlastního pera pak pochází oblíbená popularizační kniha Silicon Dreams z roku 1989 a také kompilace esejů, která vyšla pod trefným názvem Lucky Strikes Again v roce 1992.
• Renomované magazíny: Byl uznávaným redaktorem odborného sborníku Proceedings of the IEEE a po roce 1982 navíc přispíval svými břitkými technologickými postřehy v pravidelné dvouměsíční rubrice Reflections do globálně uznávaného magazínu IEEE Spectrum.
Za jeho celoživotní technologický přínos a přelomové inovace mu byly uděleny čtyři čestné doktoráty. K těm nejvýznamnějším celosvětovým oborovým uznáním v jeho sbírce patří bezpochyby ocenění Marconi Prize (1987) a významná medaile IEEE Edison Medal (1995).
Odkaz pro dnešní infrastrukturu
Příběh tohoto vynálezce je výbornou ukázkou faktu, že za složitými systémy vždy stojí konkrétní, kreativní lidská mysl. Stabilní, přesná a vysokorychlostní komunikace dat, jejíž moderní základy Robert W. Lucky položil, je pro nás dnes naprostou samozřejmostí. Celá infrastruktura informačního věku – ať už se jedná o datová centra, sofistikované stroje v průmyslové automatizaci nebo komplexní napájecí systémy v chytrých budovách – plně spoléhá na to, že informace dokážeme zpracovávat spolehlivě a plynule. Tento odkaz bez nadsázky ožívá při chodu každého kvalitního a bezpečného elektronického zařízení, které je do této komunikační sítě zapojeno.