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2007年6月6日

源自中大的网络革命 – 网络编码理论

2007年6月6日
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左起:杨伟豪教授、李硕彦教授和蔡宁博士

今期的六月号《科学美国人》(Scientific American) 杂志详细介绍了由香港中文大学讯息工程学系李硕彦教授、杨伟豪教授、蔡宁博士与德国的Rudolf Ahlswede教授开创的网络通信研究新领域,网络编码理论(network coding theory)。《科学美国人》始于1845年,是美国历史最悠久的权威科普期刊。

要理解被《科学美国人》喻为将会激起下一个网络革命的网络编码理论,必须明白网络的原理。相信大部分香港人深明塞车塞人之苦,其实互联网亦会因网络繁忙而大塞车。互联网宛如巨型交通网,由无数路由器(routers) 接通,路由器的角色好比交通警,讯息在网上传送有赖数据包(packets) 为载体(carriers),包内乘载同一讯息的位元(bits),它就如一辆车,依靠路由器的指引到达目的地。

一直以来,无数的科学家花尽心思去研究如何增加网络的效能。为了减少讯息能量的流失,前中大校长、光纤之父高锟发明了光纤,取代铜制线路,激起一场通讯事业的革命,打开了光导新世界的大门。在提高网络效率上,科学家不断研究更有效的交换理论(Switching Theory) 供路由器使用。这些研究大部分都是现有系统的伸延,谁也没有想过路由器是否真的能够提供最佳的解决方法,除了路由器之外还有其他选择吗?

直至七年前,上述几位中大教授提出了突破性网络编码理论,从此新一个网络革命便开始了。理论提出以编码器取代路由器,发送有关讯息的证据(evidence about the messages),而非整个讯息的本身。接收器(receiver) 收到证据便进行重组还元讯息。换句话说,属于同一讯息的位元无须再像现时般处于同一数据包,网络编码理论会自动把不同的讯息进行编码、当到达目的地时再重新组合,这样便大大提高了网络的容量和效率。

随后李教授、杨教授和蔡博士凭着他们的第二份相关论文「线性网络编码」(Linear Network Coding) 获颁二零零五年度IEEE电机及电子工程师学会信息理论学会论文奖。这是首次有本港学者获得这论文奖,亦是三十多年来首次由亚洲研究人员获奖。

网络编码带给网络应用一场范式革命。微软公司亦以网络编码作为核心技术开发出名为「雪崩」(Avalanche) 的P2P原型软件。由于P2P通讯占互联网频宽60%以上,网络编码将会产生深远的影响。预料未来十年,从电脑通讯、无线电通讯、以至于其他各类通讯,都会广泛地应用网络编码。

香港中文大学正筹建全球首个「网络编码研究中心」,旨在维持并深化中大在此领域的主导地位,加强理论研究及推广工业应用,进一步提升香港在信息科研领域的国际地位。中心已获得大学教育资助委员会、香港中文大学、微软研究院及微软亚洲研究院超过四百万研究资助,并将于明年一月于香港举办网络编码学术年会(NetCod 2008)。



 

 

 

 

左起:杨伟豪教授、李硕彦教授和蔡宁博士

左起:杨伟豪教授、李硕彦教授和蔡宁博士

 

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