近期，清华大学赵千川教授团队发表的论文“融合计算效率与能量利用率的无线供能边缘计算系统的最优控制（Optimal Control of Wireless Powered Edge Computing System for Balance Between Computation Rate and Energy Harvested）”荣获“2023年度国际电气与电子工程师协会（IEEE）自动化科学与工程汇刊（T-ASE）最佳论文奖（IEEE Transactions on Automation Science and Engineering Best Paper Award），且为本年度唯一最佳论文。论文第一作者是我系2019届博士毕业生侯琛，通讯作者是我系赵千川教授。

获奖证书

受生产材料和成本等因素所限，物联网（Internet of Things, IoT）和信息物理系统（Cyber-Physical Systems, CPS）中的现代微型无线设备（wireless device, WD）多采用容量有限的电池供电，其计算能力十分有限。幸运的是，近些年来，无线功率传输技术（wireless power transfer, WPT）凭借其非接触式供能的优势可在不更换WD电池的情况下有效延长WD的使用寿命，边缘计算技术（edge computing, EC）凭借其在边缘侧的强大算力可在不扩充WD内部计算资源的情况下有效提升WD的计算能力。二者有机结合催生出的无线供能边缘计算系统（wireless powered edge computing system, WPECS，如图2所示）被视为提升WD计算性能的新希望。然而，无线能量传输信道通常面临信道衰减的问题，无线供能时间通常面临WD参数差异化的问题，WD的计算模式决策通常面临指数爆炸的问题。除此之外，在环境干扰等不确定因素的影响下，这些问题之间还存难以解耦的随机耦合，严重制约了WPECS的性能。因此，如何保证WPECS的低能耗和高性能计算特性是推广其应用亟需解决的问题。

具备多无线通信单元的无线供能边缘计算系统

针对上述问题，该论文提出了无线能量传输信道调控、计算资源分配、计算模式决策的联合优化框架。主要贡献有三：首先，将近似无限时间里的随机马尔可夫信道调控问题等价转化成了有限状态下的线性规划问题，将决策空间从近似无限空间大幅压缩至有限空间；其次，在多项式时间内求出了最优信道调控策略、资源分配策略和任务计算模式，从而在无线供能满足要求的条件下最大化边缘计算系统的计算速率；最后，在所提理论的基础上提出了边缘计算速率最大化方法。理论分析和实验共同验证了理论的正确性和方法的有效性。

IEEE T-ASE由IEEE国际机器人与自动化学会（IEEE Robotics and Automation Society, IEEE RAS）主办，是国际智能控制与优化领域的顶级期刊。该期刊的年度最佳论文奖自2004年设立，至今已有20年历史，旨在授予技术优势明显、创新性强、行业潜在影响力大、表述清晰、应用价值大的论文。

论文信息：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.