如今，AI與大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們面臨的挑戰(zhàn)之一在于滿足對(duì)容量和性能的不可避免的需求，同時(shí)將成本保持在合理的水平并最小化對(duì)環(huán)境的影響。

用于管理數(shù)據(jù)中心流量、智能糾錯(cuò)數(shù)據(jù)芯片和光頻率梳的算法都可以幫助減少互聯(lián)網(wǎng)的電力消耗。

適應(yīng)數(shù)字生活方式需要通過(guò)光纖電纜傳輸大量數(shù)據(jù)。而且，這個(gè)數(shù)量正以幾乎無(wú)法想象的速度增加，消耗了大量的電力。

這是不可行的。以當(dāng)前遞增的速度，如果沒(méi)有取得能效的提高，十年之內(nèi)，僅互聯(lián)網(wǎng)一項(xiàng)所消耗的電力就將超過(guò)世界上目前產(chǎn)生的電力。如果不大量增加化石燃料的發(fā)電量，就無(wú)法以類似的速度擴(kuò)大發(fā)電量，從而導(dǎo)致二氧化碳排放量顯著增加。

瑞典查爾默斯理工大學(xué)的研究人員最近完成了一個(gè)為期5年的研究項(xiàng)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(cuò)數(shù)據(jù)芯片電路，將其精簡(jiǎn)后的能耗降低了十倍。

查爾默斯大學(xué)微技術(shù)和納米科學(xué)系的光子學(xué)教授彼得·安德烈森說(shuō)：“挑戰(zhàn)在于滿足不可避免的容量和性能需求，同時(shí)將成本保持在合理水平，并將對(duì)環(huán)境的影響降至最低。”

在該項(xiàng)目的初始階段，科學(xué)家們確定了當(dāng)今光纖系統(tǒng)中最重要的能量消耗。基于這些知識(shí)，科學(xué)家為數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)并建立了一個(gè)概念，該系統(tǒng)消耗的能量盡可能少。相對(duì)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(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)系計(jì)算機(jī)工程教授Per Larsson－Edefors說(shuō)：“我們的測(cè)量表明，精制芯片的能耗比傳統(tǒng)糾錯(cuò)芯片低約十倍。”

從基礎(chǔ)上講，科學(xué)家們還展示了利用“光學(xué)頻率梳”的好處，而不是為每個(gè)復(fù)發(fā)通道都配備單獨(dú)的激光發(fā)射器。光學(xué)頻率梳會(huì)一直產(chǎn)生所有波長(zhǎng)的光，從而使發(fā)射器非常穩(wěn)定。這使招牌的收集更加簡(jiǎn)單－從而更加節(jié)能。

同樣可以通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)級(jí)別控制光纖通信來(lái)節(jié)省能源。通過(guò)科學(xué)地演示各種系統(tǒng)資產(chǎn)的能耗，可以控制和引導(dǎo)數(shù)據(jù)流量，以達(dá)到理想使用資產(chǎn)的目的。如果流量在一段時(shí)間后有所不同（與大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)中的情況類似），則這一點(diǎn)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(dá)70％。

科學(xué)家們說(shuō)：“研究突破為使未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)更加節(jié)能提供了巨大的潛力。在光學(xué)硬件、電子系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)這三個(gè)研究領(lǐng)域中已經(jīng)發(fā)表了幾篇科學(xué)文章。”

查爾默斯大學(xué)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(shù)據(jù)傳輸?shù)哪苄枰鄬W(xué)科的能力。挑戰(zhàn)在于光學(xué)硬件、通信科學(xué)、電子工程等之間的交匯點(diǎn)。這就是為什么這個(gè)項(xiàng)目如此成功的原因。”

該研究具有巨大的潛力，可以使未來(lái)的互聯(lián)網(wǎng)使用顯著提高能源效率。它已在光學(xué)硬件，電子系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)這三個(gè)科學(xué)學(xué)科中發(fā)表了一些研究出版物，其中包括以下三個(gè)：

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．

責(zé)任編輯：gt