PDF Basket
Quasi tutti gli aspetti della vita moderna si basano sulle comunicazioni di dati mobili, dalle operazioni bancarie all’assistenza sanitaria, fino ai social network con cui interagiamo; di conseguenza, la nostra società genera una grande quantità di dati che devono essere trasmessi, elaborati e analizzati, spesso in modalità online. Per ridurre la congestione sulla rete, stiamo attualmente osservando una continua transizione dei servizi informatici verso i dispositivi degli utenti e le stazioni base mobili, una strategia nota come edge computing che determina un ulteriore incremento dell’energia necessaria per sostenere la nostra vita online.
Per affrontare questo problema, il progetto GREENEDGE sostiene lo sviluppo di sistemi informatici ad alta efficienza energetica destinati alla tecnologia del mobile edge computing. Finanziato dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, GREENEDGE ha arruolato 15 ricercatori nella fase iniziale della propria carriera provenienti da varie parti del mondo per seguire un duplice approccio, ovvero sviluppare una comunicazione più verde e un’informatica più ecologica sin dalla progettazione.
Reti energivore
Vari studi dimostrano che il consumo di energia delle reti di dati è in forte aumento, giungendo a competere con quello del settore dell’aviazione. Queste reti energivore si affidano in larga misura a servizi informatici basati su algoritmi di intelligenza artificiale (IA) e di apprendimento automatico (AA).
Con l’avvento del 5G e dei nuovi servizi basati sull’IA, questi algoritmi si sposteranno ai margini della rete mobile wireless, determinando un aumento significativo della loro impronta di carbonio globale. Il progetto GREENEDGE ha riconosciuto l’urgenza con cui è necessario risolvere questo problema, proponendo una ricerca innovativa per affrontarlo.
«La tecnologia sta diventando molto più complessa», spiega Michele Rossi, coordinatore del progetto GREENEDGE e docente di ingegneria dell’informazione presso l’Università di Padova. «E questa complessità richiede una quantità notevolmente maggiore di comunicazioni e di calcoli. GREENEDGE mira a sostituire la tecnologia attuale con soluzioni più efficienti dal punto di vista energetico.»
Innovare l’informazione
I ricercatori del progetto hanno lavorato allo sviluppo di nuovi algoritmi ad alta efficienza energetica per l’addestramento e l’esecuzione di modelli di IA all’interno delle reti, nonché alla progettazione e all’implementazione di soluzioni hardware che privilegiano un basso consumo energetico. Hanno inoltre esplorato la fattibilità dell’utilizzo di fonti di energia rinnovabili, come i pannelli solari, per alimentare l’infrastruttura di rete e hanno sviluppato algoritmi di intelligenza artificiale all’avanguardia per l’edge computing, in grado di fornire un’efficienza energetica significativamente più elevata rispetto ai modelli esistenti.
I borsisti attivi nella rete si sono formati sugli aspetti tecnici del progetto presso diversi istituti di ricerca in Europa e hanno collaborato con svariati partner industriali, quali operatori di telecomunicazioni, specialisti dell’Internet delle cose e sviluppatori di città intelligenti. Al tempo stesso, durante i workshop e le sessioni di formazione sono state fornite loro competenze trasversali, tra cui in ambito di marketing e gestione di progetti, per prepararli a diventare futuri leader nel campo delle tecnologie informatiche sostenibili.
Come sottolinea Rossi: «I nostri ricercatori sono sottoposti a maggiori pressioni rispetto ai normali dottorandi, conseguenza della più elevata intensità in termini di formazione, responsabilità, risultati finali e impegni dettati dalla tempistica del progetto. Alla fine di tutto ciò, sono diventati dei professionisti e ritengo si tratti di un grande vantaggio per loro.»
Fino ad ora, il progetto GREENEDGE ha generato alcuni risultati rivoluzionari: una riduzione del 43% del consumo energetico sui dispositivi edge per migliorare la velocità e la durata della batteria, nonché un meccanismo di addestramento dell’IA più intelligente, che riduce il trasferimento dei dati e l’utilizzo di energia. Inoltre, i ricercatori hanno proposto un sistema di previsione del traffico a risparmio energetico per le città intelligenti e algoritmi intesi a ottimizzare la durata della batteria per le attività basate sull’IA.
In particolare, i partner di GREENEDGE hanno ricevuto ulteriori finanziamenti dall’UE per la realizzazione di SUPERIOT, un progetto volto a sviluppare un dispositivo prototipo per l’internet degli oggetti sostenibile e privo di batterie. Le piccole unità della soluzione possono essere installate in modo discreto sulle pareti e alimentate da micropannelli solari stampabili che utilizzano il fotovoltaico o la luce interna, configurandosi come altamente efficienti dal punto di vista energetico. In futuro, questi nodi potrebbero anche essere stampati su substrati biodegradabili capaci di dissolversi in seguito all’utilizzo, il che li rende ancora più ecologici.
Il futuro delle TIC
Questi risultati impressionanti sono stati presentati in diverse riviste sottoposte a revisione paritaria e in occasione di sei convegni in vari paesi di tutto il mondo, tra cui la Conferenza globale sulle comunicazioni dell’IEEE, tenutasi a Kuala Lumpur nel 2023. Inoltre, il progetto ha co-organizzato due workshop su argomenti correlati alla conferenza IEEE PerCom 2024 al fine di ampliare la comunità di ricercatori impegnati a migliorare le tecnologie dell’informazione sostenibile.
Il risultato più significativo ottenuto da GREENEDGE, tuttavia, forse va al di là dei suoi successi immediati: alimentando la prossima generazione di esperti in materia di informatica verde, infatti, il progetto sta dotando gli innovatori del futuro delle capacità necessarie per affrontare il diluvio di dati della nostra presenza online in continua espansione e l’ondata di dispositivi connessi in arrivo.