智能算法让未来互联网应用更加节能环保

如今，AI与大数据时代，我们面临的挑战之一在于满足对容量和性能的不可避免的需求，同时将成本保持在合理的水平并最小化对环境的影响。

用于管理数据中心流量、智能纠错数据芯片和光频率梳的算法都可以帮助减少互联网的电力消耗。

适应数字生活方式需要通过光纤电缆传输大量数据。而且，这个数量正以几乎无法想象的速度增加，消耗了大量的电力。

这是不可行的。以当前递增的速度，如果没有取得能效的提高，十年之内，仅互联网一项所消耗的电力就将超过世界上目前产生的电力。如果不大量增加化石燃料的发电量，就无法以类似的速度扩大发电量，从而导致二氧化碳排放量显着增加。

瑞典查尔默斯理工大学的研究人员最近完成了一个为期5年的研究项目，研究如何使光纤通信系统更节能。他们的建议中包括智能的纠错数据芯片电路，将其精简后的能耗降低了十倍。

查尔默斯大学微技术和纳米科学系的光子学教授彼得·安德烈森说：“挑战在于满足不可避免的容量和性能需求，同时将成本保持在合理水平，并将对环境的影响降至最低。”

在该项目的初始阶段，科学家们确定了当今光纤系统中最重要的能量消耗。基于这些知识，科学家为数据传输系统设计并建立了一个概念，该系统消耗的能量尽可能少。相对于彼此优化系统的组件可以节省大量能源。

查尔默斯大学计算机科学与工程学系计算机工程教授Per Larsson－Edefors说：“我们的测量表明，精制芯片的能耗比传统纠错芯片低约十倍。”

从基础上讲，科学家们还展示了利用“光学频率梳”的好处，而不是为每个复发通道都配备单独的激光发射器。光学频率梳会一直产生所有波长的光，从而使发射器非常稳定。这使招牌的收集更加简单－从而更加节能。

同样可以通过在网络级别控制光纤通信来节省能源。通过科学地演示各种系统资产的能耗，可以控制和引导数据流量，以达到理想使用资产的目的。如果流量在一段时间后有所不同（与大多数网络中的情况类似），则这一点尤其重要。为此，专家们建立了优化算法，可以将能耗降低多达70％。

科学家们说：“研究突破为使未来的互联网更加节能提供了巨大的潜力。在光学硬件、电子系统和通信网络这三个研究领域中已经发表了几篇科学文章。”

查尔默斯大学电气工程系通信系统教授埃里克·阿格里尔（Erik Agrell）表示：“提高数据传输的能效需要多学科的能力。挑战在于光学硬件、通信科学、电子工程等之间的交汇点。这就是为什么这个项目如此成功的原因。”

该研究具有巨大的潜力，可以使未来的互联网使用显着提高能源效率。它已在光学硬件，电子系统和通信网络这三个科学学科中发表了一些研究出版物，其中包括以下三个：

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．