【ZiDongHua 之會展賽培壇收錄關(guān)鍵詞： 清華大學(xué) 邊緣計算 IEEE 物聯(lián)網(wǎng) 機器人】

 

　　自動化系智網(wǎng)中心趙千川教授團隊成果榮獲2023年度IEEE T-ASE最佳論文獎

 

　　近期，清華大學(xué)趙千川教授團隊發(fā)表的論文“融合計算效率與能量利用率的無線供能邊緣計算系統(tǒng)的最優(yōu)控制（Optimal Control of Wireless Powered Edge Computing System for Balance Between Computation Rate and Energy Harvested）”榮獲“2023年度國際電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）自動化科學(xué)與工程匯刊（T-ASE）最佳論文獎（IEEE Transactions on Automation Science and Engineering Best Paper Award），且為本年度唯一最佳論文。論文第一作者是我系2019屆博士畢業(yè)生侯琛，通訊作者是我系趙千川教授。

 

　

 

　　獲獎證書

 

　　受生產(chǎn)材料和成本等因素所限，物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things, IoT）和信息物理系統(tǒng)（Cyber-Physical Systems, CPS）中的現(xiàn)代微型無線設(shè)備（wireless device, WD）多采用容量有限的電池供電，其計算能力十分有限。幸運的是，近些年來，無線功率傳輸技術(shù)（wireless power transfer, WPT）憑借其非接觸式供能的優(yōu)勢可在不更換WD電池的情況下有效延長WD的使用壽命，邊緣計算技術(shù)（edge computing, EC）憑借其在邊緣側(cè)的強大算力可在不擴充WD內(nèi)部計算資源的情況下有效提升WD的計算能力。二者有機結(jié)合催生出的無線供能邊緣計算系統(tǒng)（wireless powered edge computing system, WPECS，如圖2所示）被視為提升WD計算性能的新希望。然而，無線能量傳輸信道通常面臨信道衰減的問題，無線供能時間通常面臨WD參數(shù)差異化的問題，WD的計算模式?jīng)Q策通常面臨指數(shù)爆炸的問題。除此之外，在環(huán)境干擾等不確定因素的影響下，這些問題之間還存難以解耦的隨機耦合，嚴(yán)重制約了WPECS的性能。因此，如何保證WPECS的低能耗和高性能計算特性是推廣其應(yīng)用亟需解決的問題。

 

　

 

　　具備多無線通信單元的無線供能邊緣計算系統(tǒng)

 

　　針對上述問題，該論文提出了無線能量傳輸信道調(diào)控、計算資源分配、計算模式?jīng)Q策的聯(lián)合優(yōu)化框架。主要貢獻有三：首先，將近似無限時間里的隨機馬爾可夫信道調(diào)控問題等價轉(zhuǎn)化成了有限狀態(tài)下的線性規(guī)劃問題，將決策空間從近似無限空間大幅壓縮至有限空間；其次，在多項式時間內(nèi)求出了最優(yōu)信道調(diào)控策略、資源分配策略和任務(wù)計算模式，從而在無線供能滿足要求的條件下最大化邊緣計算系統(tǒng)的計算速率；最后，在所提理論的基礎(chǔ)上提出了邊緣計算速率最大化方法。理論分析和實驗共同驗證了理論的正確性和方法的有效性。

 

　　IEEE T-ASE由IEEE國際機器人與自動化學(xué)會（IEEE Robotics and Automation Society, IEEE RAS）主辦，是國際智能控制與優(yōu)化領(lǐng)域的頂級期刊。該期刊的年度最佳論文獎自2004年設(shè)立，至今已有20年歷史，旨在授予技術(shù)優(yōu)勢明顯、創(chuàng)新性強、行業(yè)潛在影響力大、表述清晰、應(yīng)用價值大的論文。

 

　　論文信息：Chen Hou, Qianchuan Zhao*. “Optimal Control of Wireless Powered Edge Computing System for Balance Between Computation Rate and Energy Harvested”, IEEE Transactions on Automation Science and Engineering, vol. 20, no. 2, 2023.