電気通信の歴史

電気通信の歴史は、アフリカ、アジア、アメリカ大陸における狼煙や太鼓の使用から始まりました。1790年代には、ヨーロッパで最初の固定式信号機システムが登場しました。しかし、電気通信システムが登場し始めたのは1830年代になってからのことです。この記事では、電気通信の歴史と、今日の電気通信システムを築き上げた人々について詳しく解説します。電気通信の歴史は、より広範なコミュニケーションの歴史において重要な部分を占めています。

初期の通信手段には、狼煙や太鼓が含まれていた。アフリカの先住民はトーキングドラムを、北米や中国では狼煙を使用していた。これらのシステムは、軍事キャンプの存在を知らせる以上の目的で使われることが多かった。^{[ 1 ] [ 2 ]}

ラビ的ユダヤ教では、アザゼルに捧げるヤギが崖から突き落とされたことを大祭司のもとへ戻る途中、一定間隔でハンカチや旗を使って合図を送る習慣があった。

伝書鳩は歴史を通じてさまざまな文化で時折利用されてきた。伝書鳩はペルシャ起源で、後にローマ人が軍事支援のために利用した。^{[ 3 ]}

ギリシャの水力信号システムは紀元前4世紀にはすでに使用されていました。水で満たされた容器と視覚信号で動作する水力信号は、光学的電信として機能しました。しかし、使用できるメッセージの範囲は非常に限られており、他のすべての光学的電信と同様に、良好な視界条件下でのみ展開できました。^{[ 4 ]}

中世には、丘の頂上に狼煙の鎖を信号伝達手段として用いることが一般的でした。狼煙の鎖には、一度に1ビットの情報しか伝達できないという欠点があったため、「敵を発見した」といったメッセージの意味は事前に合意しておく必要がありました。狼煙の使用例として特筆すべきは、スペイン無敵艦隊の時で、狼煙の鎖がプリマスからロンドンへスペイン軍艦の到着を知らせる信号を伝達しました。^{[ 5 ]}

1774年、スイスの物理学者ジョルジュ・ルサージュは、数メートル長の24本の導線と、絹糸で吊り下げられた24個のエルダーボール（各導線は文字に対応）からなる静電電信機を製作した。静電発電機によって導線に電流を流すと、対応するエルダーボールが偏向し、回線の終端にいるオペレーターに文字を伝える。選択された文字のシーケンスによって、メッセージが書き込まれて送信される。^{[ 6 ]}

フランスの技師クロード・シャップは1790年に視覚電信の研究を始め、針が異なる記号を指す一対の「時計」を使用しました。しかし、これは長距離では実用的ではないことが判明し、シャップはモデルを改良して、2組の連結された木製の梁を使用するようにしました。オペレーターはクランクとワイヤーを使用して梁を動かしました。^{[ 7 ]}彼はリールとパリの間に最初の電信線を建設し、続いてストラスブールからパリへの線を建設しました。1794年、スウェーデンの技師アブラハム・エーデルクランツは、ストックホルムからドロットニングホルムまで全く異なるシステムを構築しました。滑車で木製の梁を回転させるシャップのシステムとは対照的に、エーデルクランツのシステムはシャッターのみに頼っていたため、より高速でした。^{[ 8 ]}

しかし、信号機は通信システムとして、熟練した操作員と、わずか10～30キロメートル（6～19マイル）間隔で設置される高価な塔を必要とするという問題があった。その結果、最後の商用路線は1880年に廃止された。^{[ 9 ]}

電気を用いた通信に関する実験は、当初は成功しなかったものの、1726年頃に始まった。ラプラス、アンペール、ガウスといった科学者たちがこの実験に関わっていた。

電気電信の初期の実験は、ドイツの医師、解剖学者、発明家であるサミュエル・トーマス・フォン・ゼーメリングが1809年に考案した「電気化学」電信機で、スペインの博学者で科学者のフランシスコ・サルバ・カンピージョが1804年に考案した、より堅牢性の低い設計に基づいていた。^{[ 10 ]}彼らの設計はどちらも、ほぼすべてのラテン文字と数字を視覚的に表現するために、複数のワイヤー（最大35本）を使用していた。そのため、フォン・ゼーメリングの設計では、電信受信機の各ワイヤーが酸の入った別々のガラス管に浸され、メッセージを電気的に数キロメートルまで伝送することができた。送信者は、メッセージの各桁を表すさまざまなワイヤーに電流を順次流した。受信側では、電流が管内の酸を順次電気分解し、それぞれの文字や数字の横に水素の泡の流れを放出した。電信受信機の操作員は気泡を目視で確認し、送信されたメッセージを記録できたが、そのボーレートは非常に低かった。^{[ 10 ]}このシステムの主な欠点は、後の電信で使用された単線（接地リターン付き）とは異なり、複数のワイヤ回路を製造して配線する必要があったため、コストが非常に高かったことである。

最初の実用的な電信機は1816年にフランシス・ロナルズによって作られ、静電気を利用していた。^{[ 11 ]}

チャールズ・ホイートストンとウィリアム・フォザーギル・クックは、 5本の針と6本のワイヤーからなるシステムを特許取得し、1838年に商業利用を開始しました。^{[ 12 ]}このシステムは、針の偏向を利用してメッセージを表し、1839年4月9日にグレート・ウェスタン鉄道の21キロメートル（13マイル）にわたって運用を開始しました。ホイートストンとクックは、自分たちの装置を新しい装置ではなく、「（既存の）電磁電信の改良」と見なしていました。

大西洋の反対側では、サミュエル・モースが電気式電信機の改良版を開発し、1837年9月2日に実演しました。アルフレッド・ベイルはこの実演を見て、モースと共同でレジスターを開発しました。レジスターとは、紙テープにメッセージを記録する記録装置を組み込んだ電信端末です。これは1838年1月6日に3マイル（5キロメートル）にわたって実演され、最終的には1844年5月24日にワシントンDCとボルチモアの間で40マイル（64キロメートル）にわたって実演されました。特許を取得したこの発明は儲かるものとなり、1851年までに米国の電信線は20,000マイル（32,000キロメートル）以上に広がりました。^{[ 13 ]}この電信に対するモースの最も重要な技術的貢献は、ベイルと共同開発したシンプルで非常に効率的なモールス符号でした。これは、ホイートストンのより複雑で高価なシステムよりも重要な進歩であり、2本のワイヤーしか必要としませんでした。モールス符号の通信効率は、デジタル通信におけるハフマン符号よりも100年以上も先行していたが、モールスとベイルは、より頻繁に使用される文字にはより短い符号を割り当てるという、純粋に経験的な方法でこの符号を開発した。

グッタペルカでコーティングされたワイヤーを使用したイギリス海峡横断海底ケーブルは、1851年に敷設された。 ^{[ 14 ]} 1857年と1858年に敷設された大西洋横断ケーブルは、数日または数週間しか稼働せず（ジェームズ・ブキャナンとヴィクトリア女王の間で挨拶のメッセージをやり取りした）、その後故障した。^{[ 15 ]}代替回線を敷設するプロジェクトは、南北戦争により5年間遅れた。最初の成功した大西洋横断電信ケーブルは1866年7月27日に完成し、初めて大西洋を横断する継続的な通信が可能になった。

電気電話は、1870年代に、それ以前の調和（多重信号）電信の研究に基づいて発明されました。最初の商用電話サービスは、 1878年と1879年に、大西洋の両岸にある米国のコネチカット州ニューヘイブンと英国のロンドンで開設されました。アレクサンダー・グラハム・ベルは、両国でそのようなサービスに必要な電話の基本特許を保有していました。^{[ 16 ]}電気電話の装置と機能に関する他のすべての特許は、この基本特許から派生したものです。電気電話の発明の功績はしばしば議論され、この問題に関する新たな論争が時折発生しています。ラジオ、テレビ、電球、デジタルコンピュータなどの他の偉大な発明と同様に、複数の発明家が有線による音声伝送の先駆的な実験を行い、その後互いのアイデアを改良しました。しかし、重要な革新者はアレクサンダー・グラハム・ベルとガーディナー・グリーン・ハバードであり、彼らは米国で最初の電話会社であるベル電話会社を設立した。この会社は後にアメリカン・テレフォン・アンド・テレグラフ（AT&T）へと発展し、一時期は世界最大の電話会社となった。

電話技術は最初の商用サービスが登場した後急速に発展し、1880年代半ばまでに都市間回線が敷設され、米国のすべての主要都市に電話交換局が設置された。 ^{[ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]}最初の大陸横断電話は1915年1月25日に行われた。それにもかかわらず、無線を使用して接続が確立された1927年1月7日まで、顧客にとって大西洋を越えた音声通信は不可能だった。^{[ 20 ]}しかし、36回線の電話回線を提供するTAT-1が1956年9月25日に開通するまで、ケーブル接続は存在しなかった。 ^{[ 21 ]}

1880年、ベルと共同発明者のチャールズ・サムナー・テインダーは、フォトフォンから照射される変調された光線を用いて、世界初の無線電話通話を実現した。彼らの発明の科学的原理は、軍事通信や光ファイバー通信に初めて応用されるまで、数十年もの間、活用されることはなかった。

（数百個の電子増幅器を組み込んだ）最初の大西洋横断電話ケーブルは、最初の商用通信衛星テルスターが宇宙に打ち上げられるわずか6年前の1956年まで運用されなかった。^{[ 22 ]}

1894年から数年にわたり、イタリアの発明家グリエルモ・マルコーニは、新たに発見された電波現象を通信に応用することに取り組み、それを用いた最初の無線電信システムを構築した。^{[ 23 ]} 1901年12月、彼はニューファンドランドのセントジョンズとコーンウォール（イングランド）のポルドゥの間で無線通信を確立し、1909年にノーベル物理学賞（カール・ブラウンと共同受賞）を受賞した。^{[ 24 ]} 1900年には、レジナルド・フェッセンデンが人間の声を無線で送信することに成功した。

ミリ波通信は、ベンガル人の物理学者ジャガディッシュ・チャンドラ・ボースによって1894年から1896年にかけて初めて研究され、実験で最大60GHzという極めて高い周波数に到達しました。 ^{[ 25 ]}また、彼は1901年にラジオクリスタル検出器の特許を取得した際に、電波を検出するために半導体接合の使用を導入しました。 ^{[ 26 ] [ 27 ] [ 28 ]} 

1924年、日本の技術者高柳健次郎は電子テレビの研究プログラムを開始した。1925年、彼は熱電子放出による陰極線管（CRT）テレビを実証した。^{[ 29 ]} 1926年、彼は40ライン解像度のCRTテレビを実証し、^{[ 30 ]}完全電子式テレビ受信機の最初の実例となった。^{[ 29 ]} 1927年、彼はテレビの解像度を100ラインに向上させ、これは1931年まで他に類を見ないものであった。^{[ 31 ]} 1928年、彼はテレビで人間の顔をハーフトーンで送信した最初の人物であり、後のウラジーミル・K・ズヴォリキンの研究に影響を与えた。^{[ 32 ]}

1925年3月25日、スコットランドの発明家ジョン・ロジー・ベアードは、ロンドンの百貨店セルフリッジで動くシルエット画像の送信を公開実演した。ベアードのシステムは高速回転するニプコー円盤に依存していたため、機械式テレビとして知られるようになった。1925年10月、ベアードはハーフトーンの濃淡を持つ動画の撮影に成功し、これが多くの人にとって最初の真のテレビ画像となった。^{[ 33 ]}これにより、1926年1月26日に再びセルフリッジで改良された装置の公開実演が行われた。彼の発明は、1929年9月30日から英国放送協会が行った半実験的な放送の基礎となった。^{[ 34 ]}

20世紀の大半において、テレビはカール・ブラウンが発明した陰極線管（CRT）を使用していた。そのようなテレビはフィロ・ファーンズワースによって製作され、彼は1927年9月7日にアイダホで家族に粗雑なシルエット画像を披露した。^{[ 35 ]}ファーンズワースの装置は、同時期にカルマン・ティハニとウラジミール・ツヴォリキンが行っていた研究と競合することになる。装置の完成度はまだ誰もが期待していたほどではなかったが、ファーンズワースは小さな製作会社を設立することができた。1934年、彼はフィラデルフィアのフランクリン研究所でテレビの最初の公開デモンストレーションを行い、自身の放送局を開設した。^{[ 36 ]}ツヴォリキンのカメラは、ティハニのラジオスコープを基にしており、後にアイコノスコープとして知られるようになるが、影響力のあるラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ（RCA）の支援を受けていた。米国では、ファーンズワースとRCAの間の訴訟はファーンズワースに有利に決着した。^{[ 37 ]}ジョン・ロジー・ベアードは機械式テレビから転換し、陰極線管を使用したカラーテレビの先駆者となった。^{[ 33 ]}

20世紀半ば以降、同軸ケーブルとマイクロ波無線中継の普及により、テレビネットワークは広大な国土にも広がることが可能になった。

1950年以降の現代の電気通信史は、電気通信技術における半導体デバイスの普及により、半導体時代と呼ばれています。トランジスタ技術と半導体産業の発展により、電気通信技術は大きく進歩し、電気通信サービスの価格が大幅に低下し、国営の狭帯域回線交換ネットワークから民間の広帯域パケット交換ネットワークへの移行が実現しました。その結果、電話加入者数は大幅に増加し、20世紀末には世界中で約10億人に達しました。^{[ 38 ]} 

金属酸化物半導体（MOS）大規模集積回路（LSI）技術、情報理論、セルラーネットワークの発展により、手頃な価格の移動通信が実現した。20世紀末にかけて電気通信産業は急速に成長したが、これは主に、低コストで超大規模集積回路（VLSI）RF CMOS（無線周波数相補型MOS ）技術の発展によって推進された、無線通信におけるデジタル信号処理の導入によるものである。^{[ 39 ]}

ビデオ電話

ビデオ電話の開発には、音声通信に加えてライブ映像の使用を可能にするいくつかの技術の歴史的な発展が関わっています。ビデオ電話の概念は、1870年代後半に米国とヨーロッパの両方で初めて普及しましたが、その初期の試みを可能にする基礎科学が発見されるまでには、ほぼ半世紀を要しました。これは、後にビデオ電話またはビデオフォンとして知られるようになる装置に最初に具現化され、電気電信、電話、ラジオ、テレビなど、いくつかの電気通信分野における集中的な研究と実験から発展しました。

重要なビデオ技術の開発は、1920年代後半にイギリスとアメリカで始まり、特にジョン・ロジー・ベアードとAT&Tのベル研究所によって推進された。AT&Tは、少なくとも部分的には、電話の使用を補完する補助手段としてこの技術を開発した。多くの組織は、ビデオ電話は通常の音声通信よりも優れていると考えていた。しかし、ビデオ技術は、ビデオ電話に実用的、あるいは普及するずっと前に、アナログテレビ放送に導入されることになった。

ビデオ電話は、 20世紀半ばから後半にかけて、従来の音声電話システムと並行して発展しました。高性能なビデオコーデックと高速ブロードバンドが登場した20世紀後半になって初めて、日常的に利用できる実用的な技術となりました。インターネットの急速な発展と普及に伴い、ビデオ会議やウェブカメラ（これらはインターネット電話を頻繁に利用します）の利用、そして出張の必要性を減らすのに役立つテレプレゼンス技術の活用などを通じて、広く普及しました。

実用的なデジタルビデオ電話は、非圧縮ビデオの帯域幅要件が非現実的に高かったため、ビデオ圧縮の進歩によってのみ可能になった。非圧縮ビデオでビデオグラフィックスアレイ（VGA）品質のビデオ（480p解像度、256色）を実現するには、 92Mbpsを超える帯域幅が必要となる。^{[ 40 ]} 

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• 光通信
• 電気通信の概要

• ヒルムズ、ミシェル。『ネットワーク・ネーションズ：アメリカとイギリスの放送の国際史』（2011年）
• ジョン、リチャード。『ネットワーク国家：アメリカの電気通信の発明』（ハーバード大学出版局、2010年）、電話に重点を置いている。
• ノール、マイケル。『メディアの進化』、2007年、ローマン＆リトルフィールド
• ポー、マーシャル T. 『コミュニケーションの歴史：メディアと社会 音声の進化からインターネットまで』（ケンブリッジ大学出版局、2011年）352ページ。コミュニケーションの形態がどのように次々と受け入れられ、それが社会制度の変化を促してきたかを記録している。
• ウィーン、アンドリュー。『ドットダッシュからドットコムへ：電信からインターネットへの現代通信の進化』（シュプリンガー、2011年）
• ウー、ティム。『マスター・スイッチ：情報帝国の興亡』（2010年）
• ランディ、バート。『電信、電話、無線通信：通信はいかに世界を変えたか』（2008年）

• Katz, Randy H.、「通信インフラの歴史」、Wayback Machineに 2011 年 9 月 30 日にアーカイブ済み、カリフォルニア大学バークレー校電気工学・コンピュータ科学科 (EECS)。
• 国際電気通信連合
• アロンソンの通信史年表
• ターン・ウント・タクシスから世界の電話帳まで ― 730年にわたる通信の歴史
• 電気通信史グループ仮想博物館
• ドイツの電気通信史
• フランスの電気通信史