Chương 380: Khép lại răng rắc

Ngoài rào cản vật lý, hệ thống nhận diện giọng nói của Cực Chiểu Nhất cũng đòi hỏi sức mạnh tính toán khổng lồ. Cực Chiểu Nhất được trang bị một mảng micro định vị trường âm 360 độ, trong môi trường phòng thí nghiệm yên tĩnh, có thể định vị nguồn âm thanh với độ chính xác một độ. Nhưng trong môi trường gia đình, sự yên tĩnh ấy không tồn tại. Tiếng tivi trong phòng khách, tiếng máy hút mùi trong bếp, tiếng ghế kéo lê của hàng xóm trên lầu… tất cả những tạp âm ấy chồng chất lên nhau, đẩy tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm xuống chỉ còn một chữ số, khiến độ chính xác nhận diện giọng nói từ xa giảm từ 98% trong phòng thí nghiệm xuống chỉ còn hơn 70%.

Giải pháp của Hằng Khoa là tăng cường sức mạnh tính toán cho thuật toán khử nhiễu phía trước, chạy một bộ lọc thích ứng riêng biệt cho từng kênh của mảng micro. Nhưng điều đó khiến độ trễ tính toán tăng lên, gói dữ liệu truyền tải qua mạng nhiều hơn, toàn bộ hệ thống càng trở nên kém thời gian thực.

Đó không phải vấn đề của thuật toán, mà là giới hạn vật lý đang kéo hệ thống tụt hậu. Tín hiệu truyền từ không khí đến màng rung của micro mất thời gian, sóng điện từ từ ăng-ten router xuyên qua tường cũng mất thời gian, máy chủ đám mây xử lý suy luận cũng mất thời gian. Tất cả những khoảng thời gian ấy cộng lại tạo nên bức tường vô hình, ngăn cản những cỗ máy tưởng chừng như trơn tru như con người trong phim khoa học viễn tưởng, giữ chúng mãi bên kia bờ của thế giới thực.

Tiêu Túc gập tờ tài liệu kỹ thuật cuối cùng, đẩy chiếc máy tính bảng sang một bên, dựa lưng vào ghế, chìm vào suy nghĩ. Vấn đề độ trễ cấu trúc của mạng lưới vốn đã từng thoáng qua trong tâm trí anh khi anh suy nghĩ về khuôn khổ Tiểu Trí, nhưng lúc ấy trọng tâm là nền tảng toán học của trí tuệ nhân tạo, nên anh không đào sâu. Giờ đây, khi phải cải tiến phần cứng của Cực Chiểu Nhất, vấn đề ấy không thể bỏ qua được nữa.

Cấu trúc giao thức mạng hiện có, từ lớp vật lý đến lớp ứng dụng, với bảy tầng thiết kế vốn bắt nguồn từ ARPANET những năm 1970. Bộ giao thức TCP/IP cốt lõi giả định rằng chuyển mạch gói tin theo kiểu "cố gắng hết sức", mỗi lần chuyển tiếp qua bộ định tuyến là một lần chờ đợi không xác định, mỗi liên kết là một đoạn trễ không thể kiểm soát. Trong suốt mấy chục năm qua, các kỹ sư mạng đã vá víu vô số bản vá lên khuôn khổ ấy, từ FTP ban đầu đến CDN sau này, từ bộ nhớ đệm đơn giản đến tính toán biên phức tạp, nhưng logic nền tảng vẫn không hề thay đổi.

Thông tin truyền từ điểm A đến điểm B phải vượt qua vô số nút trung chuyển, mỗi nút đều có thể trở thành điểm nghẽn. Chưa kể đến những đặc tính vật lý vốn có của kênh vô tuyến. Hiệu ứng đa đường, suy hao bóng, nhiễu giữa các kênh—những vấn đề ấy trong khuôn khổ lý thuyết thông tin của Shannon đã có giới hạn lý thuyết hoàn chỉnh. Giới hạn Shannon quy định tốc độ truyền thông tin tối đa trong điều kiện tỷ lệ tín hiệu trên tạp âm và băng thông nhất định. Dù sử dụng bất kỳ phương pháp mã hóa hay kỹ thuật điều chế nào, cũng không thể vượt qua ngưỡng ấy.

Ánh mắt Tiêu Túc vô tình lướt qua chiếc lá héo úa của cây trầu bà trong góc phòng.

Giới hạn Shannon. Ngưỡng tối đa. Dung lượng kênh.

Những khái niệm ấy trong đầu anh như một loạt quân domino bị đổ, lăn theo một hướng.

Dung lượng kênh, về bản chất, là tốc độ truyền tải thông tin tối đa trên một môi trường vật lý nhất định, và mức tối đa ấy được lấy trên tất cả các phương pháp mã hóa có thể. Về mặt toán học, đây thực chất là một bài toán biến phân: trong tất cả các phân bố tín hiệu có thể, tìm ra phân bố làm cực đại thông tin tương hỗ.

Biến phân. Quỹ đạo năng lượng cực tiểu. Ràng buộc hài hòa.

Vài từ khóa ấy va chạm trong đầu Tiêu Túc, tạo nên những tia lửa yếu ớt.

Anh khoanh tay trước ngực, tay trái chống lên cằm.

Nếu có thể dùng khuôn khổ hài hòa để định nghĩa lại lộ trình tối ưu trong mạng lưới, thay thế quá trình lưu chuyển từng bước ngẫu nhiên trong chuyển tiếp lưu trữ IP truyền thống bằng quỹ đạo năng lượng cực tiểu chịu ràng buộc hình học, thì độ trễ đầu cuối của toàn bộ mạng lưới có thể giảm từ mức vài chục mili giây xuống mức vi giây.

Nghĩ đến đây, Tiêu Túc thu ánh mắt lại. Suy nghĩ ấy thoáng quen thuộc. Anh từng sử dụng logic tương tự trong phương trình NS.

Sự xoáy trong dòng chảy trông như dao động ngẫu nhiên, nhưng thực chất bị khóa chặt trong một quỹ đạo xác định bởi nhóm hài hòa.

Những gói dữ liệu trong mạng lưới trông như đang xếp hàng ngẫu nhiên giữa các bộ định tuyến, nhưng nếu nhúng toàn bộ cấu trúc tô pô của mạng lưới vào một đa tạp nền, định nghĩa năng lượng cục bộ cho trạng thái hàng đợi của mỗi nút, thì lộ trình chuyển tiếp tối ưu của dữ liệu trong mạng lưới chính là quỹ đạo năng lượng cực tiểu nối nút nguồn và nút đích trên đa tạp nền ấy.

Truyền thống các giao thức định tuyến, dù là ưu tiên đường ngắn OSPF hay thuật toán vectơ đường đi BGP, về bản chất đều dựa trên tối ưu rời rạc của lý thuyết đồ thị. Đường đi tối ưu phụ thuộc vào trọng số liên kết do con người định nghĩa sẵn. Nhưng nếu chuyển sang khung lý thuyết Hòa Diệu, đường đi tối ưu không còn phụ thuộc vào bất kỳ trọng số nhân tạo nào nữa—nó sẽ tự nhiên nổi lên từ cấu trúc hình học toàn cục của mạng.

Điều đó vẫn chưa thú vị bằng.

Thú vị nhất nằm ở chỗ: nếu ta mã hóa thống nhất trạng thái hàng đợi, dung lượng liên kết, suy hao tín hiệu của mỗi nút trên đa tạp nền tảng topo mạng thành dạng liên thông của một bó sợi, thì đặc tính vật lý của kênh truyền không còn là rào cản đối với truyền thông tin nữa—mà sẽ trở thành ràng buộc hình học vốn có của bó sợi đó.

Trong khung lý thuyết Shannon truyền thống, nhiễu kênh là kẻ thù, là yếu tố giới hạn dung lượng. Nhưng trong khung Hòa Diệu, nhiễu kênh tự thân đã trở thành một phần của điều kiện ràng buộc. Nó định nghĩa độ cong của bó sợi.

Và quỹ đạo năng lượng cực tiểu, chính là công cụ tự nhiên để tìm đường đi tối ưu dưới ràng buộc độ cong cho trước.

Điều đó có nghĩa: từ hướng tiếp cận này, ta không cần phải chống chọi với nhiễu nữa—mà chỉ cần biến nhiễu thành một phần của con đường.

Khi lăng kính ấy mở ra, những mảnh kiến thức rời rạc trước đây trong đầu Tiêu Tú tự động ghép nối lại với nhau.

Định lý dung lượng kênh Shannon đưa ra giới hạn lý thuyết, nhưng giới hạn ấy chỉ đúng khi không xét tới sự biến động động học của topo mạng. Độ trễ trong mạng thực tế, phần lớn không phải do bản thân kênh vật lý gây ra, mà là do xếp hàng và tắc nghẽn ở tầng định tuyến.

Nếu tái giải bài toán định tuyến bằng khung Hòa Diệu, độ trễ chuyển tiếp vài chục mili giây của bộ định tuyến truyền thống có thể bị nén xuống gần sát giới hạn vật lý của tầng truyền dẫn—tức là thời gian ánh sáng truyền hết quãng đường đó trong sợi quang.

Tiếp tục đẩy xa hơn: nếu ghép cặp giao thức chồng xếp mạng mới này với hệ thống đa cảm biến cực quang số một, đẩy xuống tính toán suy luận từ đám mây xuống cạnh mạng, dùng thuật toán định tuyến động dựa trên ràng buộc Hòa Diệu để thiết lập một đường ảo siêu thấp độ trễ giữa thiết bị đầu cuối và nút tính toán biên, thì robot khi thực hiện động tác không còn phải chờ vài trăm mili giây để hỏi đám mây nữa—mà gần như theo thời gian thực.

Vấn đề độ trễ được giải quyết tận gốc, thiết bị đầu cuối có thể đảm nhiệm nhiều tác vụ suy luận thời gian thực hơn, sự phụ thuộc vào đám mây giảm đi, tải mạng cũng theo đó mà hạ xuống, toàn bộ hệ thống trở nên vững chãi hơn.

Những mảnh ghép rải rác trong đầu bỗng nhiên khớp nối, lách cách từng mảnh.