Harry Nyquist tidak hanya membantu membangun era digital. Dia memberinya aturan mendasar.
Lahir di Swedia pada tahun 1889 dan meninggal di Texas pada tahun 1976, fisikawan dan insinyur listrik Amerika ini menghabiskan sebagian besar karirnya di Bell Labs. Karyanya tidak hanya bersifat teoritis. Itu praktis. Ini memecahkan masalah nyata yang mengganggu telekomunikasi awal. Jika Anda mengirim pesan, streaming video, atau melakukan panggilan telepon, Anda mengandalkan Nyquist.
Dia pindah ke AS pada tahun 1907. Ia belajar di Universitas North Dakota dan Yale. Pada tahun 1917, dia berada di AT&T. Ia menjabat hingga tahun 1954. Kemudian ia terus menjadi konsultan komunikasi militer. Pria itu tidak pernah berhenti bekerja.
Teorema Sampling Dijelaskan
Hasil paling terkenal dari Nyquist berasal dari tahun 1920-an. Telegrafi sedang kesulitan. Pesannya lambat. Pita sinyal terbatas. Nyquist mengajukan pertanyaan sederhana. Seberapa cepat Anda bisa mengirim data?
Jawabannya dikenal sebagai Teorema pengambilan sampel Nyquist.
Aturannya ketat. Untuk mengubah sinyal kontinu menjadi data digital tanpa kehilangan informasi, Anda harus mengambil sampelnya setidaknya dua kali lebih cepat dari frekuensi tertingginya. Lakukan itu. Dan Anda dapat merekonstruksi sinyal aslinya dengan sempurna. Lewatkan tanda itu. Dan audio Anda berderak. Gambar Anda kabur. Data Anda rusak.
Ini bukan hanya matematika. Itu adalah cetak biru untuk semua komunikasi digital. Claude Shannon mengutip Nyquist bersama R.V.L. Hartley dalam esainya tahun 1948 tentang teori informasi. Mereka adalah fondasinya.
Kebisingan, Umpan Balik, dan Stabilitas
Nyquist tidak berhenti pada kecepatan data. Dia melihat musuh-musuh komunikasi yang tidak terlihat. Kebisingan.
Pada tahun 1927, dia menjelaskan kebisingan termal. JB Johnson telah mengamatinya secara eksperimental. Nyquist memberikan perhitungannya. Fenomena tersebut masih disebut kebisingan Johnson-Nyquist. Hal ini penting karena setiap perangkat elektronik menghasilkan panas. Panas tersebut menciptakan fluktuasi listrik yang acak. Mengetahui seberapa banyak kebisingan yang ada membantu para insinyur merancang radio dan komputer yang lebih baik.
Lalu ada umpan balik. Amplifier dapat berosilasi. Mereka bisa menjadi tidak stabil. Pada tahun 1932, Nyquist menemukan cara untuk memprediksi stabilitas menggunakan metode grafis. Kriteria stabilitas Nyquist.
Selama Perang Dunia II, hal ini bukanlah sesuatu yang abstrak. Ia mengendalikan artileri. Sistem elektromekanis harus stabil. Mereka perlu mencapai target. Perhitungan Nyquist mencegah mereka saling bergetar.
Warisan Paten
Teori adalah satu hal. Penemuan adalah hal lain.
Nyquist memegang 138 paten. Perangkat telekomunikasi. Sistem transmisi. Dia memahami matematika dan perangkat kerasnya.
Kita hidup di dunia dengan sinyal sampel dan kebisingan yang disaring. Tampaknya wajar sekarang. Tapi itu tidak selalu terjadi. Nyquist menemukan batasannya. Dia mendefinisikan batasannya. Dan kemudian dia mendorong kami ke arah mereka.
Teorema pengambilan sampel masih berlaku. Setiap file digital yang Anda simpan bergantung pada aturan “dua kali frekuensi”. Lantai kebisingan tetap menjadi pertarungan para insinyur setiap hari.
Dia meninggal pada tahun 1976. Namun sinyalnya terus datang.
