智能算法讓未來互聯網應用更加節(jié)能環(huán)保

如今，AI與大數據時代，我們面臨的挑戰(zhàn)之一在于滿足對容量和性能的不可避免的需求，同時將成本保持在合理的水平并最小化對環(huán)境的影響。

用于管理數據中心流量、智能糾錯數據芯片和光頻率梳的算法都可以幫助減少互聯網的電力消耗。

適應數字生活方式需要通過光纖電纜傳輸大量數據。而且，這個數量正以幾乎無法想象的速度增加，消耗了大量的電力。

這是不可行的。以當前遞增的速度，如果沒有取得能效的提高，十年之內，僅互聯網一項所消耗的電力就將超過世界上目前產生的電力。如果不大量增加化石燃料的發(fā)電量，就無法以類似的速度擴大發(fā)電量，從而導致二氧化碳排放量顯著增加。

瑞典查爾默斯理工大學的研究人員最近完成了一個為期5年的研究項目，研究如何使光纖通信系統(tǒng)更節(jié)能。他們的建議中包括智能的糾錯數據芯片電路，將其精簡后的能耗降低了十倍。

查爾默斯大學微技術和納米科學系的光子學教授彼得·安德烈森說：“挑戰(zhàn)在于滿足不可避免的容量和性能需求，同時將成本保持在合理水平，并將對環(huán)境的影響降至最低?！?/p>

在該項目的初始階段，科學家們確定了當今光纖系統(tǒng)中最重要的能量消耗?；谶@些知識，科學家為數據傳輸系統(tǒng)設計并建立了一個概念，該系統(tǒng)消耗的能量盡可能少。相對于彼此優(yōu)化系統(tǒng)的組件可以節(jié)省大量能源。

查爾默斯大學計算機科學與工程學系計算機工程教授Per Larsson－Edefors說：“我們的測量表明，精制芯片的能耗比傳統(tǒng)糾錯芯片低約十倍?！?/p>

從基礎上講，科學家們還展示了利用“光學頻率梳”的好處，而不是為每個復發(fā)通道都配備單獨的激光發(fā)射器。光學頻率梳會一直產生所有波長的光，從而使發(fā)射器非常穩(wěn)定。這使招牌的收集更加簡單－從而更加節(jié)能。

同樣可以通過在網絡級別控制光纖通信來節(jié)省能源。通過科學地演示各種系統(tǒng)資產的能耗，可以控制和引導數據流量，以達到理想使用資產的目的。如果流量在一段時間后有所不同（與大多數網絡中的情況類似），則這一點尤其重要。為此，專家們建立了優(yōu)化算法，可以將能耗降低多達70％。

科學家們說：“研究突破為使未來的互聯網更加節(jié)能提供了巨大的潛力。在光學硬件、電子系統(tǒng)和通信網絡這三個研究領域中已經發(fā)表了幾篇科學文章?！?/p>

查爾默斯大學電氣工程系通信系統(tǒng)教授埃里克·阿格里爾（Erik Agrell）表示：“提高數據傳輸的能效需要多學科的能力。挑戰(zhàn)在于光學硬件、通信科學、電子工程等之間的交匯點。這就是為什么這個項目如此成功的原因?！?/p>

該研究具有巨大的潛力，可以使未來的互聯網使用顯著提高能源效率。它已在光學硬件，電子系統(tǒng)和通信網絡這三個科學學科中發(fā)表了一些研究出版物，其中包括以下三個：

Energy－Efficient High－Throughput VLSI Architectures for Product－Like Codes in the Journal of Lightwave Technology

Phase－coherent lightwave communications with frequency combs， in the journal Nature Communications

Joint power－efficient traffic shaping and service provisioning for metro elastic optical networks， in the journal IEEE／OSA Journal of Optical Communications and Networking．