20年跌宕起伏
全球進入科技競賽，其實本港不少技術突破，亦獨步全球。本欄介紹香港開發的技術，如何改變世界。
長久以來，互聯網傳輸都是利用了路由（Routing）設定，訊息在路由器之間傳送。路由根據不同協定傳送數據，沒有太大的運算要求。
從1990到2000年，網絡編碼概念出現，以中繼節點對接收到的信息，進行編碼達到提高多播網絡容量，此後，有關研究遍地開花，演變成為多種新技術。
中文大學楊偉豪教授與數位學者，2000年期間共同發表論文，奠定了網絡編碼的理論基礎，也開啟上述信息理論的新方向。
但網絡編碼發展並非一帆風順，而跟人工智能一樣，經過20年跌宕起伏，最近才引起廣泛注意，更可能改變5G的未來。
2003年，楊偉豪在發表的另一篇網絡編碼論文，又獲得IEEE Information Theory Society Paper Award論文2005年獎項，成為30多年以來首家獲獎的亞洲學府。2016年又獲得IEEE的Eric E. Summer獎項。
「1997年，德國數學大師Rudolf Ahlswede邀請訪問，剛好遇上了Ahlswede的中國學生，合作發表了2000年的論文。」楊偉豪回憶，上述論文因此加上Ahlswede名字，後來竟成網絡編碼開山之作，獲ACM SIGMOBILE Test-of-Time論文獎，並成為最多人引用的論文之一，也真是始料不及。
石破天驚獲獎無數
歷史上，以信息理論而兩次獲IEEE大獎，全球大學亦絕無僅有。從2010至2017年，網絡編碼亦獲選為本港的卓越研究項目，獲8千多萬港元撥款。中大也設立網絡編碼研究中心，初期以二進碼Binary addition層面優化編碼，網絡編碼的「蝴蝶網」概念，研究圈子幾乎無人不曉。
上述理論假設，從S點發出兩個信號x和y，都要送到T1和T2。難處在S點收到x和y後，同時只能轉發一個信號，若轉發x，則T1點收不到y，若轉發y，則T2點收不到x。網絡編碼的辦法：就是先讓S點送出一個代表x與y之異同信號，T1點收到此信號與x，即可計算出y；同樣地，T2也可解出x。由於減去S點有如蝴蝶，不少人就簡稱上述為「蝴蝶網」。
「蝴蝶網」的計算，後來再發展出安全網絡編碼（Secure Network Coding），可以通過加密形成私人網絡，比傳統加密方式更安全和高效。
這個所謂「蝴蝶網」以「網絡編碼」概念，其實是以運算力，加強網絡的承載能力和效率。不過，改變傳統網絡的結構，真是談何容易？尤其寬頻高速發展的年代，營運商要在節點部署大量算力，沒有明顯好處，回報更不明顯。
近年，物聯網興起，部署邊沿和節點的算力，愈來愈多，加上霧計算（Fog Computing）興起，網絡編碼也可算是其中一種，節點上加快網絡運算；網絡編碼又再一次引起熱議。
網絡編碼多元化
一直以來，網絡編碼吸引學者研究興趣，微軟和Google都在數據中心，應用了網絡編碼加快傳輸。全球集合多名學者研究開發兩大重鎮，首推中大的網絡編碼研究中心和美國麻省理工。
網絡編碼也發展到不同範疇，包括無線傳輸和儲存等。傳統發射機不會同時發射訊號，因為造成干擾，須不同時段傳送（Time Division）。中大的劉紹強教授就開發了無線網絡的網絡編碼，卻可將無線電波疊加，到了終站才再解譯。2006年發表了上述論點，引起了熱烈討論，又出現了軟件電波（Software Radio）概念，也就是後來Physical-layer Network Coding (PNC)。
另一位李柏晴教授，則利用了網絡編碼理論，加快了雲儲存應用。李柏晴開發了Regenerative Codes，解決了在多雲環境，數據重建的效率問題。不少數據利用了多個雲端作為容錯，但一旦數據要重建，就可能用上Erasure Code等技術，以便數據分佈在多個雲端，較早前IBM收購的Cleversafe，就是Erasure Code的廠商。從多個雲端重建數據，Erasure Code速度較低，李柏晴的Regenerative Codes則可大大加速數據中心恢復速度。
近代的儲存也因RAID硬盤列陣速度的限制，逐漸改用Replication Factor作容錯，卻須更多儲存，用於容錯功能。上述技術大幅減少容量需求，卻提供同樣水平容錯。
智慧城市初試啼聲
楊偉豪從網絡編碼理論開發了BATS code，可簡化編碼和解碼程序，令網絡更有效率、可靠、穩定及安全。
近期，香港政府推動智慧燈柱，從燈柱蒐集訊息傳往數據中心。但是，大量燈柱底部安裝光纖，又幾乎不可能；網絡編碼正好大派用場。
原來，無線傳輸多以「網狀連接」（Mesh）協定伸延連接，其中缺乏錯誤檢測的機制，以致衰減極為嚴重，訊號只能交接數根燈柱，就須利用光纖作Backhaul。BATS code以無線方式伸延的訊號，幾乎無限伸延，大量減少了Backhaul連接，現時試驗利用在本港智能燈柱上。
「傳統的錯誤檢測只是集中於點對點，缺乏連接之間錯誤檢測。BATS code則通過運算減少錯誤，數據可在無線網絡上無限伸延，大幅減低了部署Backhaul成本。」
5G遇上網絡編碼
而PNC理論也引起電訊營運商注意，不少正研究如何以更低成本部署5G；尤其毫米波（mmWave）基站密度甚高，營運商不可能敷設大量光纖，作為連接Backhaul到核心網。
另一方面，5G也改變「前傳」（Fronthaul）和中傳（Middlehaul）技術，即使從RF接收到基站連接，以往都用上光纖，但礙於5G有大量電波發射站，目前亦考慮改以無線技術，減低營運成本。
網絡編碼受到關注，有可能改變5G部署，網絡編碼同時發射和接收，無線頻寬使用率馬上倍增。如果5G利用了微波，以無線傳輸作回程和中傳，成本將大幅降低。
另一方面，網絡編碼也可在Wi-Fi無線網MAC層進行編碼，形成巨大的私人網絡，整個城市或者園區，透過Wi-Fi建立起私人網絡，再配置頻寬，作不同用途的無線連接。
楊偉豪說，網絡編碼概念是利用了運算能力，以釋放更多頻寬，無線頻譜缺乏和Backhaul需求大增，智慧城市又愈來愈依賴無線網絡；近年網絡編碼應用案例，才陸續抬頭，一項技術要守得雲開，實在不易。
5G要求大量頻寬，單靠光纖無法應付，怡好處理器性能又愈來愈強，加上智慧城市等項目，網絡編碼恰好改善無線傳輸，可說是時機配合。
未來網絡編碼可望應用在更多方面。上述正好也是全球5G營運商，部署時均會共同面對的難題，未來網絡編碼更可全球發揚光大。