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楊偉豪革新數據傳送技術

人們普遍認為數據是種物品,一端透過電訊設施傳送,另一端接收。就像一封封信,只是以數碼形式展現。

然而,楊偉豪教授提出一項發現,數據並非相連無間斷。它可以拆開、重組、重新編碼,而非一次過傳送。透過系統傳播信息,然後重新組合,這樣把數據傳送至最終目的地,是更有效、更可靠的方法。

在以往的「存儲及轉發」系統,數據每傳經一個傳輸點都有損耗流失。如果數據傳至下一站時剩下八成內容,接下來便傳送八成信息的八成內容,如此類推,傳送的訊號質素便每況愈下。

而如果在每一站把信息重新編碼,那無論總共有多少站,系統都可維持八成效率。

這個系統稱為「分批稀疏編碼(BATS)」。楊教授早於1995年已猜想數據是如此運作,儘管當時只是一種「觀察」而已。其後他把推論發展為一套完整理論,並付諸實踐。

楊教授知道有時兩種截然不同的訊息會在網絡中被編到一起,以善用頻寬。顯而易見,數據不像黃金,並不是物品;數據易於複製和編碼。

他於2000年與其他人合著的論文概述了「最大流最小割定理」。論文影響深遠,開闢了網絡編碼的研究新領域。他於2011年研發BATS,那是個實用而高效的網絡編碼計劃,正逐步優化並發展作商業用途。他探索節點傳送數據的能力,以郵寄來打比喻,就是傳送數據並非純粹轉寄數據包,而是拆開它們、重新編排內容,再將之放進其他數據包,最終於目的地重新組合還原。

楊教授的發現有助香港發展「智慧燈柱」。這些燈柱設有多個感應器,與附近的交通訊號聯繫;也可以偵測污染等環境因素,以及收集數據作城市規劃。

一支支燈柱變成細小的訊號廣播站,成為覆蓋全港的WiFi網絡,並讓車輛與系統,及與其他車輛溝通。

該系統也有助香港更快引進5G通訊。無論在頻寬和反應時間方面,5G都比現時的4G系統高一級。但5G以極高頻率運作,在定向傳輸時很容易被物件和障礙物阻擋。廣播點遍布全城則有助傳輸暢順。

要成為真正的「智慧」燈柱 ,便要在網絡中與其他燈柱互通信息,而非單獨運作。燈柱本身並無智慧可言,只是分布全城的政府資產。

香港人煙稠密,環境擠迫,難以長期封路來鋪設光纖電纜。楊教授的BATS技術是以光纖把少數燈柱連接網絡,作為節點,其他燈柱之間則用BATS技術互通信息。BATS把數據流失降至微末水平,便有望實行大規模的「多躍式」傳訊。

政府計劃在全城推行先導計劃,安裝四百支智慧燈柱。它們可以收集多項數據,包括天氣、環境、交通和人流資訊。在燈柱加入WiFi和5G功能,目的是改良全港的通訊服務。這些燈柱可充當數碼路牌,為行人和車輛指示方向,以及展示泊位情況。

信息工程學系的楊教授同時擔任網絡編碼研究所聯合所長。研究所計劃把BATS技術從實驗室帶入日常生活中。

倘中英文版本出現歧義,概以英文版本為準。

本文出自中大主網頁(2018年10月)

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