Ny professor melder om paradigmeskifte i datakommunikation

Intelligente byer, Industri 4.0, telekirurgi, e-sundhed, volumetrisk videostreaming, kunstig intelligens. Den eksplosive vækst inden for digitalisering på tværs af sektorer har skabt en bred vifte af teknologier, som – i langt højere grad end tidligere – kræver stabile netværksforbindelser med lav latenstid og hurtige beslutningsprocesser.

Alene datatrafikken: Mængden af tilgængelig og genereret data stiger eksponentielt år efter år. Hver dag bliver der genereret ca. 400 milliarder gigabyte data på verdensplan.

Det er ekstremt ressourcekrævende at kommunikere, behandle og lagre så store mængder data, og moderne løsninger og teknologier er ikke bæredygtige. Derfor arbejder forskere og ingeniører ihærdigt på at udvikle mere energieffektive, skalérbare og bæredygtige teknologier til datakommunikation og -behandling.

En af dem er Qi Zhang, som er nyudnævnt professor på Aarhus Universitet:

"Der genereres enorme mængder data hver dag. Men problemet ligger ikke kun i de store mængder – det er også, at der er så mange forskellige typer af data. For bare få år siden bestod data hovedsageligt af tekst, lyd, video og IoT-tidsserier, men nu vil vi også gerne kunne overføre 3D-data, kontrolsignaler, haptisk feedback og endda data fra AI-modeller, og alle disse datatyper har hver deres egne egenskaber og krav. Et andet vigtigt spørgsmål er, hvordan man effektivt udnytter data til forskellige formål, fx i forhold til at trække viden og læring ud af data. Det er alt sammen noget, der giver store udfordringer for vores kommunikationssystemer, netværk og datainfrastruktur," siger hun.

Qi Zhang forsker i Edge Intelligence, Internet of Things, datakomprimering og dataanalyse på Institut for Elektro- og Computerteknologi, og hun er med til at lede forskningsgruppen NeXt (Network Computing, Communications and Storage).

Hun mener, at integration af Edge Intelligence i datakommunikations- og computersystemer kan bidrage til holistiske og effektive løsninger på disse udfordringer.

"De kommunikationssystemer, vi har i dag, bygger på Shannons teori fra 1940'erne, som har fokus på at sikre en stabil transmission af bitsekvenser uden at forholde sig til indholdet i de transmitterede data. Det er en send-og-forstå-tilgang, hvor f.eks. et billede sendes som data til en modtager, som derefter kan forstå billedet. Det er datakommunikation på den traditionelle måde. De eksisterende kommunikationssystemer vil snart støde på en flaskehals, fordi de ikke kan håndtere de nye udfordringer," siger hun.

I mange nye teknologier er de endelige dataforbrugere AI-drevne maskiner, som f.eks. dem, der klassificerer billeder. Mange maskinintelligens-tjenester er opgaveorienterede. Det betyder, at de ikke kræver stabil overførsel af alle bits, men kun de oplysninger, der er relevante for at udføre den specifikke opgave.

Qi Zhang fortsætter:

"Med udviklingen af Edge Intelligence vil senderen være i stand til at forstå data og kun overføre det, der er nødvendigt – en forstå-før-send-tilgang. Det er et helt nyt kommunikationsparadigme, som kaldes målorienteret semantisk kommunikation, og som ikke kun gør kommunikationen mere effektiv, men også understøtter efterfølgende databehandling. F.eks. har vores team for nylig udviklet en metode til datakomprimering, som er "semantisk bevidst" og effektivt kan udtrække den semantiske betydning i dataserier. Når de grundlæggende mønstre bevares, giver det mulighed for at foretage direkte dataanalyse, som f.eks. identifikation af afvigende værdier uden datarekonstruktion. Faktisk viste vores eksperimentelle resultater, at direkte analyse af de komprimerede data gav et endnu mere nøjagtigt resultat og på kortere tid. Der er derfor et stort potentiale for at fremme digitaliseringen på en mere omkostningseffektiv og bæredygtig måde."

Forskerkarriere i Danmark

Qi Zhang er født og opvokset i Kina i millionbyen Ningbo. Her gennemførte hun sin bachelorgrad, før hun rejste til Danmark, hvor hun tog sin kandidatgrad og ph.d. på DTU. Efter sin ph.d. arbejdede hun to år som rådgivende ingeniør i København, hvorefter hun blev ansat på Ingeniørhøjskolen i Aarhus, som senere blev en del af Aarhus Universitet.

”Oprindeligt vidste jeg ikke, at jeg ville være forsker. Men når jeg ser et udfordrende problem, tænker jeg, at det vil jeg gerne løse. Min specialevejleder opfordrede mig til at søge et ph.d.-stipendium på DTU, og det blev starten på min forskerkarriere. Jeg startede som ung kandidatstuderende i Danmark, og nu er jeg professor," siger hun.

Qi Zhang har ledet flere nationale og internationale forskningsprojekter på Institut for Elektro- og Computerteknologi, f.eks. TOAST-projektet, som har til formål at udvikle teknologi og øge talentmassen til udvikling af det taktile internet (Internet of Skills) – en væsentlig komponent i fremtidens digitale verden. TOAST-projektet har modtaget 20,4 millioner kr. i støtte fra Marie Skłodowska-Curie Actions-proammet under Horizon Europe.

Andre eksempler på projekter er: AgilE-IoT-projektet, som udvikler agil Edge Intelligence til tidskritiske IoT-applikationer; Light-IoT, som designer ny datakomprimering og IoT-rammer, som muliggør direkte dataanalyse af komprimerede data; eTouch, som udvikler Edge Intelligence til immersiv tele-robotteknologi til kommunikation over store afstande (alle tre projekter er finansieret af Danmarks Frie Forskningsfond); samt NUEI (Nordic University Collaboration on Edge Intelligence), som er et strategisk forskningsprojekt i samarbejde mellem fire nordiske universiteter finansieret af NordForsk.

Professor Qi Zhang holder sin tiltrædelsesforelæsning den 12. august 2025.