Innovative Optical and Wireless Networks im Fokus – Teil 2 IOWN: Ein Blick in die Zukunft

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IOWN, also Innovative Optical and Wireless Networks, findet aktuell mehr und mehr Beachtung und wird von den beteiligten Unternehmen als die Zukunft des Netzwerkens und Computings angepriesen. Tatsächlich könnte IOWN das Internet und seine Anwendungen revolutionieren: Wir zeigen einige Anwendungsbeispiele.

Blicke in die technologische Zukunft sind oft schwierig. Wohl niemand hätte 2005 damit gerechnet, dass wenige Jahre später jeder einen fast vollwertigen Computer in Form eines Smartphones mit sich herumtragen würde. Und noch vor wenigen Jahren wäre der aktuelle Boom in der Künstlichen Intelligenz nicht vorhersagbar gewesen. In beiden Fällen handelt es sich allerdings um angewandte Technologie: Ähnlich wie beim Smartphone lagen auch bei der KI-Technologie die Teile dank des technologischen Fortschritts bereit – jemand musste sie nur noch zu einem revolutionären Produkt zusammenfügen.

Innovative Optical and Wireless Networks im Fokus – Teil 1

Ist IOWN die Kommunikationsstruktur der Zukunft?

Die photonenbasierte Netzwerktechnik IOWN (Innovative Optical and Wireless Network), an der namhafte Firmen wie NTT, Intel oder Sony arbeiten, ist genau ein solches Einzelteil für künftige Anwendungen: Sie soll nach dem Willen der Macher gegen Anfang des kommenden Jahrzehnts die aktuell zumeist auf Kupfer und Silizium basierende Netzwerk- und Computertechnik nach und nach ersetzen. Einmal umgesetzt wird IOWN nicht nur sehr schnell und breitbandig arbeiten, sondern auch enorm viel Energie einsparen. Das gibt Raum für völlig neue Anwendungen.

Stromnetze ächzen unter KI und Krypto-Währungen

Schon heute, kaum drei Jahre nach Beginn des KI-Booms und in einer Hochphase der Krypto-Währungen, ächzt die aktuelle Infrastruktur unter der Last: Egal ob Large Language Modelle, der KI-Bild-, -Video- und Textgeneratoren oder einfach Bitcoin und Co., in Kalifornien stößt das Stromnetz durch die vielen ineffizienten Rechenzentren bereits an seine Grenzen. Das zumindest berichtete die LA Times im August 2024.

Einer der Gründe: Laut einer Studie der International Energy Agency [PDF] vom März 2024 brauche eine ChatGPT-Anfrage rund 3 Wattstunden Leistung, während eine klassische Google-Suche ohne KI nur rund 0,3 Wattstunden benötigte: Der zehnfache Energieverbrauch in Kombination mit der Menge an Anfragen, API-Calls und vergleichbaren Diensten, die KI zur Verfügung stellt, sorgt für eine exponentielles Wachstum des Energieverbrauchs.

IOWN steigert die Effizienz

Dieser enorme Energieverbrauch ist zum großen Teil der Kühlung der dicht gepackten Serverkomponenten geschuldet; die Kühlung ist wiederum notwendig, weil die konventionelle Server- und Netzwerk-Hardware energetisch recht ineffizient arbeitet – und einen Großteil der verwendeten Energie in Wärme abstrahlt. Die Kosten für das buchstäbliche Verbrennen von Energie durch die Rechner und die gleichzeitige Kompensation durch ebenfalls energiefressende Kühlanlagen in den Rechenzentren begrenzen damit schon jetzt das Wachstum der Krypto- und KI-Anwendungen.

IOWN will genau das ändern: Durch den Umstieg auf photonenbasierte, also optische Rechner und Netzwerke, soll der Stromverbrauch solcher Datencenter enorm sinken – was Raum für deutlich höhere Kapazitäten und damit Geschwindigkeiten der via KI bereitgestellten Anwendungen schafft. Einmal umgesetzt, könnte die IOWN-Technologie also dazu führen, dass völlig neue, jetzt noch nicht absehbare KI-Anwendungen möglich werden. Und natürlich auch, dass aktuelle Anwendungen deutlich schneller und damit zielgerichteter arbeiten können.

Ein großer Schub für Netzwerke und IoT

Abseits vom KI-Boom dürfte IOWN aber auch alle anderen Anwendungen revolutionieren, in denen Datenverbindungen, Server und Rechenzentren involviert sind. Die weiterhin wachsende Vernetzung, sei es im Internet of Things (IoT) oder durch die immer aufwändigeren und vielfältigere Digitalisierung aller Lebensbereiche, wird derzeit vor allem durch Bandbreiten und Geschwindigkeiten im Zaum gehalten. Anwendungen wie autonomes Fahren, die derzeit noch in den Kinderschuhen stecken, benötigen extrem schnelle und zuverlässige Verbindungen in Echtzeit, die die klassische Netzwerktechnik mit zunehmender Last nur noch unter erheblichem Energieaufwand bereitstellen kann.

Auf Basis des All-Photonics Network, das den Ersatz aktueller Netzwerktechnik durch optische Technologie ermöglicht, soll mittels Digital Twin Computing in Form einer zweiten Säule zudem der Aufbau „digitaler Zwillinge“ echter Dinge und sogar Personen möglich werden, um deren On- und Offline-Existenz nahtlos zu verknüpfen. Natürliche und digitale Umwelt sollen, so die Vision, mittelfristig auf natürliche Weise zusammengeführt werden. Die Grenzen zwischen digitaler und echter Welt würden verschwinden, smarte Anwendungen wären jederzeit und überall verfügbar. Umgekehrt könnte auch die digitale Welt und hier vor allem künstliche Intelligenz deutlich effizienter mit der echten Welt interagieren: Der „digitale Zwilling“ beinhaltet auch die Emulation menschlicher Funktionen und Eigenschaften in der virtuellen Welt.

Selbstheilende Netzwerke dank KI

Damit das möglichst reibungslos funktioniert, setzt die IOWN-Group als dritte Ebene auf das so genannte Cognitive Computing: Damit sollen Netzwerk-Ressourcen optimal orchestriert und intelligent nach Bedarf verwaltet werden. In der Praxis könnte es sich dabei zum Beispiel um autonome Systeme handeln, die sich mittels KI selbst, optimieren, pflegen und aufgrund der Datenlage sogar drohende Fehler vorhersagen und beheben können.

Im Fall einer drohenden Naturkatastrophe könnte etwa schon die Bereitstellung von Wetter- oder Geo-Informationen an ein solches System dafür sorgen, dass das System selbstständig drohende Probleme durch ein Ereignis wie einen Sturm oder ein Erdbeben erkennt und entsprechende Maßnahmen trifft, um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten. Das wiederum sichert den Betrieb aller smarten Geräte, von Kommunikationsterminals wie dem Smartphone über Verkehrsleitsysteme und autonome Automobile bis hin zu Rettungskräften und ihren ebenfalls vernetzten Hilfssystemen, die über Mobilfunk- und WLAN-Netze angebunden sind.

Enormes Potential für futuristische Anwendungen

Welche konkreten Anwendungen sich aus IOWN ergeben, wird die Zeit zeigen. Denkbar sind viele Einsatzbereiche, die wir derzeit aber meist nur aus der Science-Fiction kennen – die aber möglicherweise schon bald Realität werden. Die enge Vernetzung mechanischer und digitaler Avatare auf Entfernung ist ebenso denkbar, wie umgekehrt die Abbildung von neuartigen KI-Systemen in der echten Welt in Form von ausgefeilten Robotern sowie entsprechender Personas im Cyberspace. In der Medizin könnten durch IOWN enorme Fortschritte erzielt werden, weil KI deutlich besser unterstützt und Ärzte mit ihr auf Entfernung arbeiten könnten. Unternehmen könnten genau wie die Tourismusbranche von Reisen ohne Reisezeiten profitieren, Messen und Konzerte könnten lebensecht im Cyberspace stattfinden. Autonome Fahrzeuge könnten im öffentlichen Nahverkehr übernehmen. Smarte, preiswerte Displays könnten im Rahmen des Internet of Things überall und jederzeit ohne smartes Endgerät Informationen bereitstellen.

Ab 2030 soll sich IOWN nach Wunsch der Macher an breiter Front durchsetzen: Die bis dahin für klassische Hardware und Netzwerke geschaffenen energetischen Kapazitäten werden mit der Effizienzsteigerung von IOWN zu einer Explosion an Rechenleistung führen – und liefern damit im besten Fall die Grundlage für eine völlig neuartige vernetzte Welt.

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