هوش مصنوعی یکی از برجستهترین عناوین فناوری بهشمار میرود. هوش مصنوعی شبیهسازی فرآیندهای هوش انسانی توسط ماشینها به ویژه سیستمهای کامپیوتری است که میتواند یاد بگیرد و خدمات دیجیتال کارآمدتری را به کاربران ارائه دهد. این فناوری در حوزهها و صنایع مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. به طوری که به کسبوکارها از جمله اپراتورهای تلفن همراه کمک میکند تا درک بهتری از مشتریان خود داشته باشند. بهعلاوه هوش مصنوعی میتواند فرآیندها را خودکار کند و حتی توانایی بهبود زیر سیستمهای تشکیلدهندهی یک تجارت نظیر زنجیره تامین آنها را داراست. امروزه 5G را میتوان بزرگترین متحد هوش مصنوعی برشمرد. بهطوری که چشمانداز اتصال کسبوکارها را تغییر میدهد. تکنولوژی 5G بسیار قدرتمندتر از نسل قبلی خود 4G است و با درنظر گرفتن این موضوع، تعجبآور نیست که بدانیم 5G اکنون نهتنها لبهی اتصال میلیونها دستگاه اینترنت اشیاء به یکدیگر است، بلکه به کاربران متاورس جهت ارتباط بلادرنگ و واقعیت مجازی خدمترسانی میکند. این مقاله به بررسی ارتباط این دو فناوری و چگونگی استفاده از این رابطه به نفع کسبوکارها میپردازد.
کلیدواژه: هوش مصنوعی (AI)، 5G، اپراتور موبایل، پردازش در لبه.
تکنولوژی 5G با توانایی خود در ارائه یک پلتفرم واحد که خدمات متنوعی مانند ارتباطات سیار پهن باند پیشرفته، واقعیت مجازی، رانندگی خودکار و اینترنت اشیاء را ممکن میسازد، نشاندهنده پیشرفت در شبکههای ارتباطی است. با این وجود، با توجه به افزایش درخواستها برای خدمات جدید و همچنین پیشبینی توسعه فناوریهای جدید ظرف یک دههی آینده، میتوان نیاز به حرکت فراتر از 5G و طراحی یک معماری جدید با ترکیب فناوریهای نوآورانه را برای برآوردن نیازهای جدید جامعه متصور شد [1].
قدرت 5G به قیمت پیچیدگی است. پیچیدگیای که به بهترین وجه توسط هوش مصنوعی مدیریت میشود. هوش مصنوعی سرورهای 5G را در شبکه اپراتور هماهنگ میکند. به این ترتیب که با تخصیص بهینه طیف فرکانسی، آن را برای تأخیر، پهنای باند و قابلیت اطمینان هر دستگاه بهینه میکند. از سوی دیگر هرچند امنیت 5G بر پایه امنیت 4G بنا شده است، اما بسیار پیشرفتهتر از نسل پیشین خود است. به طوری که در همکاری میان هوش مصنوعی و 5G، تراز امنیتی بالاتری حاصل میشود. نکته جالبتر این است که 5G میتواند سطوح جدید ارتباطی نظیر اتصال تکتک ابزارها، افراد و ماشینها را در اختیار صنایع قرار دهد. کریستیانو آمون[1]، مدیرعامل کوالکام[2] در این باره میگوید: «با تکنولوژی 5G، ما واقعا به سمت دنیایی میرویم که در آن همهچیز میتوانند هوشمندانه به هم متصل شوند [3,6].»
شرکت کوالکام درنظر دارد از تخصص اصلی خود در اتصال دوربینها، صوت، گرافیکها و هوش مصنوعی برای توسعهی بازار خود به 700 میلیارد دلار استفاده کند. چراکه با توجه به رشد سراسری تجارت، این متنوعسازی کارساز خواهد بود. نقش هوش مصنوعی در جایگاه امروز کوالکام و اینکه این شرکت در آینده کجا خواهد بود، بسیار مهم است. 5G درحال حاضر متمرکز بر راهحلهای فعالسازی سلولی است، اما کار روی 5G-Advanced و حتی 6G به طور جدی درحال پیشرفت است. نکته مهم این است که برخلاف هوش مصنوعی، استانداردهای سلولی تقریباً همگی بهطور مداوم تکامل مییابند. هوش مصنوعی با 5G به سمت لبه در حرکت است. به این ترتیب مرکز ثقل پردازش هوش مصنوعی به سمت لبه حرکت میکند. [2,3]
نقش هوش مصنوعی در آیندهی تکنولوژی 5G
تصور از دنیای هوشمند، جایی است که در آن تقریباً همهی دستگاهها بسیار هوشمندتر هستند و زندگی روزمره ما را ساده و غنی میکنند. امروزه هوش مصنوعی تجربیات پیشرفته و قابلیتهای جدید را با روشهای متنوع به جامعه ما ارائه میکند. هوش مصنوعی نهتنها توانایی ادراک، استدلال و عمل شهودی را برای دستگاههای ما فراهم میکند، بلکه نحوه برخورد و حل چالشهای فنی را نیز ارتقاء میبخشد. برای بیش از یک دهه، شرکت کوالکام در حال انجام تحقیقات اساسی در زمینهی هوش مصنوعی است تا هوش مصنوعی را فراگیر کند. این شرکت رویکردی در سطح سیستم اتخاذ کرده است که بهرهوری انرژی را در سختافزار، نرمافزار و الگوریتمها بهینه کند.
انتقال جهانی به 5G در حال انجام است. تحقیقات بنیادین کوالکام در 5G امکان ساخت یک سیستم سلولی را فرآهم میکند که میتواند تقریبا همه چیز اطراف ما را بهطور موثر متصل کند. بیش از 175 اپراتور تلفن همراه خدمت تجاری 5G را در سطح جهان راهاندازی کردهاند و بسیاری دیگر نیز فعالانه روی استقرار 5G جدید سرمایهگذاری میکنند. شرکت کوالکام درحال سوق دادن ادامه تکامل فناوری به مرحله بعدی (5G-Advanced) است که با نسخه 18 از 3GPP شروع میشود و مجموعهای از استانداردهای آینده است که انتظار میرود قابلیتهای 5G را به سطوح جدیدی ارتقاء دهد و همچنین 5G را به دستگاهها، صنایع و استقرارهای جدید گسترش دهد.
اینترنت اشیاء اولینبار برای کمک به مردم در درک مفهوم لوازم دیجیتالی که میتوانند با یک برنامه یا مرکز ارتباط برقرار کنند، ابداع شد. از این قبیل لوازم میتوان یخچال دیجیتال را مثال زد. با شروع فناوریهای 5G و هوش مصنوعی، امکان اتصال هوشمند همهچیز، آنهم در 100% مواقع فراهم گردیده است. مقیاس و کاربرد تجهیزهای متصل درحال تحول است و باعث ایجاد آنچه برخی «انقلاب دیجیتال واقعی[3]» میگویند، میشود. در سالهای اخیر شاهد شتاب این انقلاب دیجیتالی هستیم. دو روند قدرتمند، این شتاب را هدایت میکنند. اول کووید-19، یک بیماری همهگیر که مردم و کسبوکارها را مجبور کرد بیش از هر زمان دیگری به صورت دیجیتالی متصل شوند. دوم عرضه جهانی 5G، یک فناوری شبکه که از قابلیت اتصال بیشتر و مطمئنتر پشتیبانی میکند. مبتنی بر فناوریهای 5G و هوش مصنوعی، پیش بینی میشود تا سال 2025، 64% از کل دادهها خارج از مراکز داده[4] سنتی ایجاد شوند. به این ترتیب این تجهیزها صرفاً بههم متصل نمیشوند، بلکه بهطور فزایندهای باهوش خواهند بود. این بدان معنی است که پردازش هوشمندانهتری روی خود اشیاء انجام خواهد شد.
مدیر عامل کوالکام از این فرصت به عنوان «لبه هوشمند متصل[5]» یاد کرده است. دنیایی متشکل از میلیاردها دستگاه هوشمند متصل که از فناوریهای اصلی گوشیهای هوشمند بهره میبرند. این دستگاهها ممکن است یک ماشین، یک حسگر در کف کارخانه یا یک فروشگاه خردهفروشی، یا یک ربات مراقبتکننده باشد که برای تحول دیجیتالی همهی صنایع میتوانند نقش آفرین باشند.
شکل 1: کارگران ساختمانی در مکانهای دورافتاده با استفاده از عینکهای واقعیت افزوده در یک محیط واقعیت مجازی، طرح معماری را مورد بحث قرار میدهند [5]
لبه هوشمند متصل، ترکیب 5G و هوش مصنوعی
تکنولوژیهای 5G و AI دو جزء ضروری هستند که مبتنی بر همافزایی، به نوآوریهای آینده دامن میزنند. پیشرفتهای هوش مصنوعی میتواند به بهبود عملکرد و کارایی سیستم 5G کمک کند، در حالی که تکثیر دستگاههای متصل به 5G میتواند هوش توزیع شده را با پیشرفتهای مستمر در یادگیری و استنتاج هوش مصنوعی هدایت کنند. با مهمتر شدن نقش هوشمندسازی روی دستگاهها، تحول لبه هوشمند متصل آغاز شده است و این کلیدِ تحقق کامل پتاتسیل 5G در آینده است.
شکل 2: نمایش 5G و AI از لبه هوشمند متصل [3]
برای استفاده کارآمد از هوش مصنوعی، پردازش آن باید در دستگاههایی مانند تلفن هوشمند، ماشینها ویا لپتاپ، نزدیک به کاربران نهایی انجام شود. با پردازش دادهها در لبه، میتوانیم به کارایی بهتر سیستم، افزایش حریم خصوصی، بهبود عملکرد و سطوح جدیدی از شخصیسازی دستیابیم. تصور ما این است که ابر در لبه، اتصال با پهنای باند بالا، تاخیر کم اتصالات 5G، نقش فزاینده و مکملی را برای هوش مصنوعی روی دستگاه ایفا میکند که ضمن افزایش توانایی پردازش سیستم، قابلیتهای جدیدی را ارائه میدهد.
شکل 3: لبه هوشمند متصل خدمات جدید و پیشرفتهای را ارائه میدهد [3]
با حرکت به سمت مرزهای جدید فناوری ارتباطات بیسیم، با مشکلات چالش برانگیز فزایندهای روبرو میشویم که قبل از اینکه بتوانیم سطوح جدید از عملکرد و کارایی را درک کنیم باید به حل آنها پرداخته شود.
بهدنبال همکاری نزدیک با اکوسیستم بیسیم، تکنیکهای یادگیری ماشین جدیدی برای سرعتبخشیدن به پیشرفتهای 5G در طیف وسیعی از حوزههای فناوری معرفی میشوند. امروزه شاهد یادیگیری ماشین بیسیم هستیم که در استانداردهای مختلف و سازمانهای صنعتی، از جمله GSMA، O-RAN، ITU، 3GPP و NGMNمورد مطالعه قرار میگیرد. در 3GPP، که مشخصات 5G در آن توسعه یافته است، یک چهارچوب جدید (بعنوان مثال یک عملکرد جدید تجزیه و تحلیل دادههای شبکه- NWDAF) به عنوان بخشی از نسخه 16 برای تسهیل یادگیری ماشین بیسیم در شبکه اصلی معرفی شده است. نسخه 17 شامل مجموعهای از ویژگیهای جدید است که قابلیت یادگیری ماشینی سیستم 5G را در RAN بیشتر میکند. به این ترتیب پیشرفتها تنها با نسخه استاندارد جدید امکانپذیر خواهند بود، که میتواند در یک فاصله زمانی طولانی 1.5 ساله بین نسخههای فعلی 3GPP محقق گردند. با طراحی رابط هوای بومی هوش مصنوعی[6] که انتظار آن در آینده نزدیک میرود، سیستم قادر خواهد بود از بهبودهای مستمر از طریق خودآموزی پشتیبانی کند، که در آن هردو طرف رابط هوا (شبکه و دستگاه) میتوانند بصورت پویا با محیط اطراف خود سازگار شوند و عملیات را بهینهسازی کنند.
شکل 4: بهبود مستمر سیستم در بین نسخههای اصلی 3GPPا[3]
نتیجهگیری
همانطور که نشان داده شد، هوش مصنوعی و 5G یک دوتایی قدرتمند را تشکیل میدهند. به این ترتیب که به کسبوکارها در بهبود کاریاییشان کمک میکنند تا در سطح بالاتری از ظرفیتشان کار کنند.
لبه هوشمند اصطلاحی است که فرآیندی را توصیف میکند که در آن دادهها در نقطهای نزدیک به جایی که در شبکه جمعآوری میشوند، تجزیهوتحلیل میشوند. لبه هوشمند که به عنوان هوش در لبه نیز توصیف میشود، پیامدهای مهمی برای شبکههای توزیع شده ازجمله اینترنت اشیاء دارد. این همافزایی در کسبوکار ISP[7]ها و اپراتورهای تلفن همراه، نمود پیدا میکند و مدل نوینی از تولید ثروت در فضای مجازی را به ارمغان میآورد.
منابع
[1] E. Calvanese Strinati et al., “6G: The Next Frontier: From Holographic Messaging to Artificial Intelligence Using Subterahertz and Visible Light Communication,” in IEEE Vehicular Technology Magazine, vol. 14, no. 3, pp. 42-50, Sept. 2019, doi: 10.1109/MVT.2019.2921162.
[2] https://www.firecell.io/artificial-intelligence-and-5g-how-are-they-linked/
[3] https://www.qualcomm.com/news/onq/2021/09/whats-role-artificial-intelligence-future-5g-and-beyond
[4] https://www.rcrwireless.com/20220511/5g/integrating-5g-and-ai-at-the-connected-intelligent-edge
[5] https://www.techcrunch.com/sponsor/qualcomm/the-future-is-not-the-internet-of-things-it-is-the-connected-intelligent-edge/
[6] https://wraycastle.com/blogs/news/4g-vs-5g-security-the-key-differences
پینوشت
[1] Cristiano Amon
[2] Qualcomm
[3] True digital revolution
[4] Datacenter
[5] Connected Intelligent Edge
[6] AI-native air interface
[7] Internet Service Provider
