PDF Basket
Niemal każdy aspekt współczesnego życia opiera się na mobilnej transmisji danych, od bankowości, przez opiekę zdrowotną, po nasze sieci społecznościowe. Nasze społeczeństwo generuje ogromne ilości danych, które muszą być przesyłane, przetwarzane i analizowane, często w trybie online. Aby zmniejszyć przeciążenie sieci, usługi obliczeniowe są coraz częściej przenoszone na urządzenia użytkowników i mobilne stacje bazowe, co jest strategią znaną jako edge computing, czyli przetwarzanie brzegowe. To jeszcze bardziej zwiększa ilość energii potrzebnej do wspierania naszego życia online.
Aby temu zaradzić, projekt GREENEDGE wspiera rozwój energooszczędnych systemów obliczeniowych dla mobilnych technologii brzegowych. Projekt GREENEDGE, finansowany w ramach unijnego programu działania „Maria Skłodowska-Curie”, zaangażował 15 początkujących naukowców z całego świata, aby zastosować dwutorowe podejście — bardziej ekologiczną komunikację i obliczenia komputerowe przyjazne środowisku już od etapu projektowania.
Nienasycone energetycznie sieci
Badania pokazują, że zużycie energii w sieciach danych dramatycznie rośnie i obecnie przewyższa zużycie energii w sektorze lotniczym. Te energochłonne sieci w dużej mierze opierają się na usługach obliczeniowych wykorzystujących zarówno algorytmy AI, jak i ML.
Wraz z pojawieniem się 5G i nowych usług opartych na sztucznej inteligencji algorytmy te przeniosą się na brzegi mobilnej sieci bezprzewodowej, a ich globalny ślad węglowy znacznie wzrośnie. Zauważono, jak pilna jest ta kwestia, dlatego projekt GREENEDGE proponuje innowacyjne badania, które miałyby ją rozwiązać.
„Technologia staje się coraz bardziej złożona” — wyjaśnia koordynator projektu GREENEDGE Michele Rossi, profesor inżynierii informacyjnej na Uniwersytecie w Padwie we Włoszech. „A ta złożoność wymaga znacznie więcej komunikacji i więcej obliczeń. GREENEDGE ma na celu zastąpienie dzisiejszej technologii czymś, co byłoby bardziej wydajne z energetycznego punktu widzenia”.
Innowacje w dziedzinie informacji
Badacze projektu pracowali nad opracowaniem nowych, energooszczędnych algorytmów szkolenia i uruchamiania modeli sztucznej inteligencji w sieciach, a także nad projektowaniem i wdrażaniem rozwiązań sprzętowych, które priorytetowo traktują niskie zużycie energii. Zbadali również możliwość wykorzystania odnawialnych źródeł energii, takich jak panele słoneczne, do zasilania infrastruktury sieciowej. Wreszcie opracowali najnowocześniejsze algorytmy sztucznej inteligencji do przetwarzania brzegowego, które są znacznie bardziej energooszczędne w porównaniu z istniejącymi modelami.
Studenci w ramach sieci szkolili się w zakresie technicznych aspektów projektu w kilku instytucjach badawczych w całej Europie i współpracowali z partnerami branżowymi, takimi jak operatorzy telekomunikacyjni, specjaliści od Internetu rzeczy i deweloperzy inteligentnych miast. Jednocześnie podczas warsztatów i sesji szkoleniowych mogli zdobywać umiejętności miękkie, takie jak marketing i zarządzanie projektami, aby przygotować się do roli przyszłych liderów w dziedzinie zrównoważonych technologii informatycznych.
Jak podkreśla Rossi: „Nasi naukowcy są pod większą presją niż typowi doktoranci. Więcej szkoleń, większa odpowiedzialność, więcej oczekiwanych rezultatów i więcej zobowiązań podyktowanych harmonogramem projektu. Na końcu tej drogi jest profesjonalista — i uważam, że taki efekt jest dla nich dużą zaletą”.
Jak dotąd projekt GREENEDGE przyniósł przełomowe wyniki. Osiągnięto 43-proc. redukcję zużycia energii w urządzeniach brzegowych, co pozwoliło zwiększyć szybkość i żywotność akumulatorów. Opracowano również sprytniejsze sposoby uczenia AI, które zmniejsza transfer danych i zużycie energii. Ponadto zaproponowano energooszczędny system prognozowania ruchu dla inteligentnych miast i algorytmy optymalizujące żywotność baterii dla zadań AI.
Co najważniejsze, partnerzy GREENEDGE otrzymali dalsze fundusze unijne na projekt SUPERIOT, którego celem jest opracowanie prototypu zrównoważonego, bezbateryjnego urządzenia Internetu rzeczy. Te niewielkie urządzenia mogą być dyskretnie instalowane na ścianach i zasilane za pomocą drukowanych mikropaneli słonecznych wykorzystujących energię fotowoltaiczną lub światło z pomieszczeń, co czyni je wysoce energooszczędnymi. W przyszłości węzły te mogą być nawet drukowane na biodegradowalnych podłożach, które rozpuszczałyby się po użyciu, dzięki czemu byłyby jeszcze bardziej przyjazne dla środowiska.
Przyszłość ICT
Te imponujące wyniki zostały zaprezentowane w kilku recenzowanych czasopismach i na sześciu wydarzeniach na całym świecie, w tym na konferencji 2023 IEEE Global Communications Conference w Kuala Lumpur. Ponadto w ramach projektu odbyły się dwa współorganizowane warsztaty na powiązane tematy podczas konferencji IEEE PerCom 2024, które miały rozszerzyć społeczność badaczy pracujących nad zrównoważoną technologią informacyjną.
Ale być może najbardziej znaczące osiągnięcie GREENEDGE leży poza bezpośrednimi osiągnięciami. Wykształcenie kolejnego pokolenia ekspertów w dziedzinie energooszczędnych metod użytkowania komputerów, daje innowatorom przyszłości umiejętności potrzebne do radzenia sobie z zalewem danych naszej stale rosnącej obecności w Internecie i nadchodzącym wzrostem liczby podłączonych urządzeń.