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为什么2G/3G和AI擦不出火花?他们用这篇论文告诉你答案

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萧箫 发自 凹非寺
量子位 报道 | 公众号 QbitAI

  都说5G和AI密不可分,但究竟是为什么?

  难道2G、3G和4G不配吗?

  

  直到读了这篇题为《通信人工智能的下一个十年》的论文,我才意识到,原来移动通信和人工智能的交叉领域通信人工智能,确实没那么简单。

  

  之所以5G与AI能擦出不一样的火花,不仅与移动通信自身的性质有关,还与人工智能的发展方向有关。

  对于论文内容,亚信科技CTO、高级副总裁欧阳晔博士和清华大学张亚勤院士亲自做了讲解。

  一起来看看。

  为什么是5G+AI?

  在回答这个问题之前,首先要了解通信人工智能的发展阶段。

  毕竟,移动通信和人工智能,并不是从一开始就“紧密联系”的。

  欧阳晔博士介绍说,从目前来看,通信人工智能一共经历了三个阶段。

  

  第一个关键转折点,发生在1999年。

  这一年,3GPP作为全球的通信行业和技术标准委员会,第一次将无线通信算法、模型写到了3GPP的2G/3G场景规范中。

  当时的算法和模型,虽然还不叫人工智能,多数叫做“基于数据的网络仿真”、“基于数据分析/机器学习的网络仿真”等技术,但它确实是通信人工智能的萌芽。

  在这之后,移动通信经过了2G和3G,一直到2008年来到4G商用阶段。

  第二阶段,是2008年~2018年。

  这段时间,3GPP在3G/4G标准中定义了一个关键字SON (Self-organizing network,自组织网络),有自组织、自优化、自治愈的特性。

  

  随着SON的提出,通信行业的厂商和通信运营商,开始逐渐认识到机器学习和人工智能对于网络的助益。

  理论建立了起来,然而机器学习和人工智能,在这段时间里却一直没有长足发展。

  这与2G、3G和4G自身的特性有关。

  其一,虽然3GPP第一次将机器学习和人工智能定义到3G和4G的网络生态体系中,但它却并非一个“必选品”,其作用仅仅相当于一个电脑附件。

  其二,在当时知名度较高的AMDOCS、Verizon和AT&T等软件公司,虽然都有意发展SON,但却忽视了一个事实——

  2G和3G的网络体系生态,包括软硬件、接口、流程、信令等,都不是从智能化的理念来设计的,因此人工智能对它们的加成意义不大,“就像打了一针疫苗却没有引起身体反应一样。”

  

  △亚信科技欧阳晔博士

  这也是为什么,在2G、3G乃至于4G的发展期间,人工智能和移动通信并没有出现强相关的现象。

  随后,5G到来,通信人工智能真正进入第三阶段

  2017年12月,3GPP第一次定义了通信人工智能的网元 (Network Data Analytic Function),让人工智能真正变成了移动通信的核心功能。

  但,为什么5G和AI的相性度会这么高呢?

  张亚勤院士表示,主要原因有两点。

  其一,5G网络本身相当复杂

  

  3G、4G的网络设计,直接就融入了一些AI模型也会用到的算法,如BS算法、生成算法、多目标优化等,用于负载均衡、网络质量、容量优化等应用中,但不需要再进行进一步融合。

  然而,不论是从接入侧、核心网,还是从传输、终端、应用这些层面来说,5G的网络生态都要复杂得多。

  在这种时候,5G的网络模型,已经无法用精确的数学模型表示,这个时候用上AI模型,反而能在传输和运营等层面上提供新的思路。

  其二,5G通信产生的数据量非常巨大

  而AI的特性之一,刚好是能处理大量数据。

  利用深度学习算法,就能让通信网在协议层真正地融合,也能更高效地使用计算机领域的算法、和互联网中的技术,来让移动通信变得更高效。

  

  △清华大学张亚勤院士

  除此之外,张亚勤院士认为,5G与AI融合所面临的最大挑战,是要看它的核心应用在什么地方:

  

看视频更快、图片传输效率更高、VR/AR等等,可能都不是它最核心的应用。更大的应用,可能还是在工业场景,例如无人驾驶、边缘计算、低能耗等场景上。
如何用新的网络设施、最低能耗的方式、最有效的路径完成任务,是一个很大的挑战,但也是未来的机遇。

  通信人工智能,到哪一步了?

  那么,处在“第三阶段”的通信人工智能,现在发展到哪个阶段了?

  欧阳晔博士表示,从下面这张表来看,目前通信人工智能处于L1和L2阶段之间。

  

  简单来说,目前行业实现了通信生态系统中部分自治的能力,也就是通过人工智能、自动化技术,来实现生态系统中某一部分自治的能力。

  而且,这个能力并不是百分百闭环的。

  也就是说,目前我们正处在L1.5的阶段上。

  以通信网络为例,目前3GPP在核心网络的交换机中已经定义了NWDAF功能,它可以帮助网络路由更智能地进行判断和选择,也可以进行更准确的分析。

  也就是说,在网络的各个节点上、或者网络的某些关键组件和部件上,实现了一些智能化的功能。

  而理想的阶段,则是达到完全网络自治管理

  也就是说,电信运营商的NOC(Network Operation Center)不再需要有人来进行网络运维和运营,AI能取代、或是高度取代原来的网络工程师和IT工程师。

  

  简而言之,运营和运维这张网络的IT系统中的所有人工成分,都可以被AI取代。

  达成这样的目标,至少还需要多长时间?

  通信人工智能的下一个十年

  对于通信人工智能未来的发展,欧阳晔博士同样进行了预测:

  

2023年能实现L2,但真正想要往L4以及L5发展,估计要到2027年以后。

  

  具体来说,欧阳晔认为,2023年能初步建成网络智能化,也就是网络人工智能的网元。

  而从2023~2027年这4年间,移动网络基础设施将从L2、L3往L4演进。

  2027年左右,第六代移动通信将会出现。

  欧阳晔博士表示:

  

这一阶段,将决定人工智能是否会在6G中继续扮演重要角色,还是逐渐就在5G的尝试中失败了。
这个过程,是通信网络本身的演进。

  这篇论文,由亚信科技、Verizon(美国威瑞森电信)、AT&T(美国电话电报公司)、中国移动、中国电信、斯蒂文斯理工学院和清华大学的研究人员共同撰写。

  目前,论文已在中国科技核心期刊《电信科学》上发表,中文预览版已在ArXiv平台发布。

  如果想进一步了解通信人工智能的发展和整体生态体系,可以戳下方地址,阅读论文~

  《通信人工智能的下一个十年》ArXiv论文地址:
https://arxiv.org/abs/2101.09163

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