推动智慧城市系列 中大工程学院网络编码技术 大幅提升数据传输效率 实现人工智慧灯柱
新一份《施政报告》提出引入「多功能智慧灯柱」作为本港智慧城市发展蓝图的重点项目之一。配备感应器的智慧灯柱，可以为市民带来即时交通、天气、空气质素等资讯，并提供空间建设Wi-Fi和第五代流动通讯（5G）基站。智慧灯柱之间的数据传输可靠性、速度与安装成本，将会是实现计划的关键。
由香港中文大学（中大）工程学院卓敏信息工程学讲座教授兼网络编码研究所联席主任 杨伟豪教授 及其团队研发的 分批稀疏编码（ BATS code ） ，可以为智慧灯柱的发展提供重要支持。BATS code是目前最成熟的网络编码技术之一，经过编码和解码程序，能够增加网络容量和解决无线通讯过程中数据丢失的难题，大大提升网络的传输速率，有助物联网（Internet of Things，IoT）、雾运算（Fog Computing）等新科技发展，以及改善水底、人造卫星以至灾区的数据传输，打破地域环境的限制。杨教授的团队正向工程学国际权威组织「电机及电子工程师学会」（IEEE）申请将BATS Code纳入国际通讯的编码标准。
推进数据传输创先河
传统的网络编码涉及繁复的运算方法，每当信息经过一个无线链路，例如路由器（Router），数据都有所损耗及流失，最常见的现象是通过流动网络观看网上视频时，出现「起格」（画面不流畅）或延迟情况，正是因为数据丢包 （Packet loss） 造成。杨教授及其团队花了七年时间，研发出 BATS c ode ， 成功简化编码和解码程序。其理论是用编码器取代路由器，发送信息的「凭据」（evidence），而非整个信息。编码接收器收到「凭据」后便重组还原信息，令网络通讯更有效率、可靠、稳定和安全。以一个包含两个中继节点和三个无线链路的线型网络为例，相比传统线型网络，BATS c ode 可以 提升 56% 的传输速率 及 减少 29% 的整体数据流失 。
BATS c ode 不但克服了数据流失的问题，其对硬件的计算能力和缓存的需求并不高，低耗能的通讯器材已足够应付。测试显示， BATS code 在具有数百至一千跳（即中继节点或无线链路的数目）的无线网络中进行通信，数据传输仍维持高效流畅；换言之，将 BATS code 应用在绵延不绝的电灯柱上，毋须增设Wi-Fi发射站或额外铺设光纤网络，灯柱收集的数据也能快速传输至终端机，供市民及分析统计之用。此外，BATS code能够同时处理庞大数据，更有低延迟和较小储存要求等优势，建构智慧城市的理想技术。
跨领域合作研究伙伴
BATS code已取得欧美等地多项专利，杨教授的团队亦与各地电子基建供应商接洽，磋商应用，包括：与香港应用科技研究院探讨如何实现智慧灯柱；联同北京航天科技单位将BATS code应用于卫星通讯上；与加拿大新斯科舍省（Nova Scotia）的大学合作，计划将技术套用在水底的声波传输 (Acoustic Signals) 网络，用以监察当地一个民用水底基建项目的运作情况，克服海洋数据传输的障碍。展望未来，杨教授期望BATS code可配合热汽球，在偏远山区搭建空中的无线网络，或配合航拍机进入灾区，即时传输现场数据，协助紧急救援。由此可见，BATS code具有巨大的应用潜力。
与此同时，杨教授的研究团队正与不同地域的工业界合作推动云端运算的延伸概念－雾运算架构，目标是将运算需求分层次、分区域处理，化解可能出现的网路挤塞现象。直到现时为止，中大及其网络编码研究所是国际雾运算先驱组织OpenFog Consortium唯一一所来自香港的大学院校成员。杨教授指出：「雾运算和物联网有密不可分的关系，例如工业及医疗用的智能机械人、车联网（Internet of Vehicles，IoV），都是物联网（Internet of Things，IoT）的发展领域，而中大研发的BATS code技术，是实现IoT关键的一环。」
中大是本港网络编码理论（Network Coding Theory）的发源地，杨教授的团队早在九十年代就已提出网络编码理论，随即掀起网络信息传输的革命，是信息科学领域近年的重大突破。BATS code正是建基于网络编码理论的实践成果，杨教授期盼由中大研发的技术能率先应用在香港的基建上，进而令香港成为世界级的智慧城市。
首位香港学者获移动技术领域论文的最高荣誉
杨伟豪教授是国际网络通信研究的专家，现为中大卓敏信息工程学讲座教授兼网络编码研究所联席主任。他及其合作伙伴共同发表的论文（Network Information Flow）最近获得ACM移动技术学会（SIGMOBILE）授予移动技术领域论文的最高荣誉－Test-of-Time Paper Award （时间考验论文奖），是首名香港学者获得此项殊荣，意义重大。
杨伟豪教授早年荣获德国洪堡基金会颁发研究奖项Friedrich Wilhelm Bessel Research Award、裘槎基金会优秀科研者奖以及IEEE院士荣衔。2016年，杨教授获颁发IEEE Eric E. Sumner Award，以表扬他开创网络编码研究的杰出成就。该奖于1995年创立，杨教授及其研究伙伴是至今唯一获此殊荣的亚太地区学者。杨教授的信息理论和网络编码教科书已被世界各地100多所大学采用。
关于网络编码研究 所
中大网络编码研究所于2010年获研究资助局（研资局）和中大配对拨款支持，是全球首个研究网络编码理论及在互联网、无线通讯、信息安全及云端数据存储等领域应用的研究所，希望透过发表原创性研究成果，以及将成果转化为高端科技，提升香港在世界网络编码的领先地位。
有关中大工程学院「推动智慧城市」系列
中大在人工智能及深度学习方面的研究领先全球，曾先后在人脸识别和视觉识别的国际挑战赛中名列前茅；中大多媒体实验室被誉为「人工智能研究先锋」，与美国加州大学柏克莱分校、麻省理工学院、史丹福大学及牛津大学等齐名，是亚洲唯一获此美誉的高等学府。工程学院下设的信息工程学系、电子工程学系、系统工程与工程管理学系及计算机科学与工程学系多个研究团队，均致力开发人工智能及深度学习在智慧生活、智慧出行和智慧环境等方面的应用，致力把香港构建为一个世界级的智慧城市。未来，中大将推出更多利用人工智能改善人类生活质素的创新项目，并陆续于「推动智慧城市」系列中与公众分享。
分批稀疏编码短片介绍： http://iest2.ie.cuhk.edu.hk/~whyeung/BATS.mp4