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移动网络的环境影响

来源:更新时间:2021-12-01

帕多瓦大学正教授 Michele Rossi解释了我们需要了解的有关通过GREENEDGE计算平台驯服移动网络对环境的影响的知识

帕多瓦大学正教授 Michele Rossi 解释了我们需要了解的有关通过GREENEDGE计算平台驯服移动网络对环境的影响的知识

绿边是 Marie Skłodowska-Curie 研究项目,致力于为我们的超连接社会开发创新计算技术,同时保护环境。其主要目标是减少现代移动网络中利用的边缘计算技术的碳足迹。网络边缘的计算是支持许多新兴技术领域的关键,从扩展现实到智能健康、智能城市、智能工厂和自动驾驶。正在开发多接入边缘计算 (MEC) 技术,以直接在移动接入点提供更靠近用户设备的所需计算功能。然而,MEC技术的大规模采用,在有利于人类生产力和效率的同时,将导致移动网络中数据和计算的激增,反过来,

GREENEDGE 着手驯服 MEC 技术不断增长的碳足迹,为网络边缘设计高能效的通信和计算功能,并将它们与可持续能源相结合。因此,GREENEDGE 技术将使移动系统能够以环保、可持续的方式提供备受期待的通信和计算服务。15 名早期研究人员 (ESR)将接受能源资源、边缘计算、优化、机器学习和无线通信领域的世界级领导者的培训。由于学院和研究中心、两家网络运营商和其他重要的工业合作伙伴之间的借调,将提供充足的跨部门机会。

想象

移动通信渗透到我们的日常生活中,深刻影响着我们的工作、旅行和休闲方式。第五代 (5G) 及以后的 5G 网络预计将引发进一步的革命,实现无处不在的增强型宽带服务、智能/自动驾驶汽车、智能交通和复杂的人机交互(例如扩展现实)。同样,物联网 (IoT)趋势将为未来的智慧城市、工业 4.0 和电子医疗环境奠定基础。GREENEDGE 项目基于这样一个互联社会将产生大量数据的知识:思科估计到 2021 年互联网流量将增加到 805 ZB,年增长率为 20.6 ZB。其次,利用如此大量的数据将需要

重要的计算资源,这是人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 蓬勃发展领域的关键驱动力。GREENEDGE 基于这样的观察,即数据和计算在通过提高人类生产力和社会效率提供巨大利益的同时,使移动网络更加耗能,从而导致系统庞大且不可持续。

多访问边缘计算 (MEC) 作为对增加的数据生产的响应

为了满足新兴人工智能应用和服务的速率和时延要求,5G网络以外的下一个里程碑以MEC为代表,即在网络边缘进行计算,为基站和其他边缘节点赋能处理能力。因此,移动网络将从专门处理通信的专用硬件和刚性软件转变为强大、灵活和软件定义的通信和计算系统。然而,将计算过程移至边缘将进一步加剧移动网络的能耗。因此,我们提倡将边缘计算集成到移动网络中的适当可持续设计,从而在不破坏环境的情况下提供预期的通信和计算服务。受边缘智能概念的启发,

方法

为了实现这些雄心勃勃的目标,GREENEDGE 将采取双重方法:

首先,将利用可再生能源(例如风能或太阳能)来维持在移动网络边缘运行的通信和计算任务;

其次,将开发全新的绿色设计计算和通信范式,明智地利用移动边缘网络中可用的通信、计算和能源资源。这需要设计新颖的 ML/AI 网络内处理技术,并且始终占用少量内存,并且可以以节能的方式进行训练。将特别关注分布式计算方法(联合学习)在计算任务(即持续学习、迁移学习、元学习)效率方面的改进。

这将通过建立一个由 15 名早期研究人员组成的培训网络来实现,他们将研究 GREENEDGE 可持续计算范式。他们将面临高度跨学科的努力,掌握能源生产和存储、移动网络管理、机器学习/神经网络、数学优化和分布式计算的基础知识。GREENEDGE 联盟的合作伙伴拥有高度互补的技能,这将提供激励性的环境并促进实习,以建立一个将基于行业的培训与理论基础相结合的有效研究网络。来自学术界和工业界的顶尖高级研究人员和教育工作者的监督确保了跨部门研究。

ESR 将在专门的培训学校接受培训,并由各自领域的领先专家进行监督。到项目结束时,他们将获得博士学位,并准备在行业或学术界发挥重要作用,在接下来的关键年份领导绿色计算系统的设计和实施。在此过程中,GREENEDGE 预见了以下集成: 能量收集和存储解决方案,以收集环境能量并将其用于通信和计算任务;ML 和控制理论,以在移动边缘内以最节能的方式协调计算资源的供应;先进的算法框架,以实现生态友好的分布式计算管道(包括能量和噪声受限通道上的分布式 ML)。

可持续性作为范式

信息通信技术是一个快速发展、不断扩大的领域,对于提高人类生活质量、社会繁荣、提供新的市场机会以及开辟新的技术和经济部门至关重要。

然而,部署这组技术创新会产生巨大的可持续性问题。我们的技术的主要生态影响(例如,碳足迹)通常不被考虑,尤其是在设计阶段。在 GREENEDGE,我们认为可持续发展政策至关重要;在通过开发和提供尖端技术创新促进繁荣的同时,我们将确保环境保护和生态可持续性,符合联合国可持续发展(UNSD)议程的目标。

根据联合国教科文组织工程倡议,所有工程领域都应将可持续性纳入其实践,以提高所有公民的生活质量,而不应将其视为环境工程的唯一责任。GREENEDGE 遵循 ICT 可持续设计的指导方针,特别针对联合国可持续发展目标 7“负担得起的清洁能源”和目标 13“气候行动”,通过使用绿色边缘计算平台控制 ICT 对环境的影响。

此外,GREENEDGE 将通过研究如何在垂直行业中利用 MEC,为目标 9“工业、创新和基础设施”和目标 11“可持续城市和社区”做出贡献。根据目标 17“为目标而建立的伙伴关系”,GREENEDGE 将通过一系列培训学校、科学研讨会和公共活动来实施其计划,让我们的 ESR 有机会发展技术技能,同时与我们的合作伙伴保持密切联系包括私营部门的利益相关者,邀请相关利益相关者参加相同的活动。最后,将特别注意与公众保持联系,通过社交渠道、媒体和公共活动(例如“研究员之夜”)传达我们的目标和成就。

信息通信技术的可持续设计仍然存在重大的技能差距。GREENEDGE 是培养青年人才的宝贵机会,他们将面临 MEC 平台可持续设计的技术、分析和战略问题,以应对未来的挑战和需求。

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