人工智能給無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展帶來了什么積極意義

10月26日-27日，由陜西省委網(wǎng)信辦、陜西省工業(yè)和信息化廳、陜西省科學(xué)技術(shù)廳指導(dǎo)，中國人工智能學(xué)會主辦，西安市委網(wǎng)信辦、西安市科學(xué)技術(shù)局、西安國家民用航天產(chǎn)業(yè)基地管理委員會、京東云共同承辦的2019第九屆中國智能產(chǎn)業(yè)高峰論壇在“硬科技之都”--西安舉辦。在27日舉辦的全國高校人工智能學(xué)院院長/系主任論壇上，北京郵電大學(xué)副校長、教授王文博為我們帶來了題為“人工智能助推無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展”的精彩演講。

王文博

北京郵電大學(xué)副校長、教授

以下是王文博的演講實錄：

一、無線網(wǎng)絡(luò)智能化的需求

我們現(xiàn)在每個人越來越離不開手機，越來越離不開無線網(wǎng)絡(luò)，越來越期待著無線網(wǎng)絡(luò)有更好的發(fā)展。從2G、3G、4G到2019年6月6日由工業(yè)和信息化部發(fā)布的4個5G牌照，5G馬上要真的商用化。5G有三個場景，一是增強了移動寬帶；二是低時延高可靠；三是海量物聯(lián)網(wǎng)。出現(xiàn)這三個場景是由于未來無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)展越來越遍布任何一個角落、任何一個領(lǐng)域，也就是泛在化；隨著需求不斷的增加，越來越場景化。會場是一個場景，會場外是另外一個場景；生產(chǎn)車間是一個場景，車上又是一個場景。一個網(wǎng)絡(luò)如果應(yīng)對不同的能力需求、不同的場景需求，只有一個辦法就是智能化。所以網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展智能化是趨勢。

剛剛過去的9月份，芬蘭奧盧大學(xué)正式發(fā)布了6G無處不在的無線智能關(guān)鍵驅(qū)動與研究挑戰(zhàn)的白皮書，列舉了關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，列舉了為什么叫做無處不在的無線智能，講到6G將與人工智能、機器學(xué)習(xí)深度融合，智能傳感、智能定位、智能資源分配、智能接口切換等都將成為現(xiàn)實，智能程度將大幅度提升。

無線網(wǎng)絡(luò)的特性，從它的功能需求，要隨時隨地不受限制地接入到網(wǎng)絡(luò)上，或?qū)崿F(xiàn)終端之間的互聯(lián)。有傳輸速率限制、時延和可靠性需求、連接數(shù)量需求，以及移動性需求、電磁輻射需求。由于無線頻譜資源受限，無線傳輸干擾不確定，電播傳播特性復(fù)雜，對于網(wǎng)絡(luò)來講，希望單位的帶寬傳輸更多信息，希望網(wǎng)絡(luò)能夠支撐更多用戶，當(dāng)然也不希望太復(fù)雜。從需求、問題到目標(biāo)，就變成了一個非常復(fù)雜的問題。

面對復(fù)雜問題，過去是有解決方案的。但相對過去來講，網(wǎng)絡(luò)狀況單一，隨著5G到未來的6G，網(wǎng)絡(luò)狀況變得越來越復(fù)雜。有一篇論文對5G網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行了分析，參數(shù)不斷的增加，意味著要做大量的計算，使得網(wǎng)絡(luò)能夠達(dá)到目標(biāo)。為此5G提出了一個網(wǎng)絡(luò)自組織的概念，包括自配置、自優(yōu)化、自愈合，都是靠智能化驅(qū)動。智能化驅(qū)動應(yīng)對各種需求，不同的場景、不同的傳輸性需求，不同的用戶的需求。

二、人工智能的方法

從人工智能內(nèi)在的邏輯來講，最終要有一個決策，這個決策有助于對象發(fā)展。機器學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)的前提一定是從經(jīng)驗中獲得；經(jīng)驗來源于數(shù)據(jù)；有數(shù)據(jù)才能產(chǎn)生學(xué)習(xí)，最后形成知識；由知識來推理決策。所以對于人工智能與無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，有傳輸層數(shù)據(jù)，如信道、頻譜、接入等；網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)，如小區(qū)配置、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載、移動性等；還有應(yīng)用層數(shù)據(jù)，如各種業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)實際上形成了一個體量極大、維度極多、關(guān)聯(lián)極復(fù)雜的數(shù)據(jù)集合。

通過人工智能辦法，數(shù)據(jù)+學(xué)習(xí)產(chǎn)生一個決策，使得我的網(wǎng)絡(luò)能夠滿足用戶的需求，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)高效率的需求。智能在無線網(wǎng)絡(luò)中可以分三層考慮，即終端層、接入層或邊緣層，還有云端層。

三、人工智能與無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合

對于5G面對的低時延、高可靠需求，越貼近用戶做出決策越好，這就引入了移動邊緣計算。移動邊緣計算就是在基站側(cè)引入更好的智能，及時匯總用戶的信息，以及無線側(cè)信息來做邊緣的智能化處理，可以有效地降低智能處理成本。移動邊緣智能不能滿足所有業(yè)務(wù)需求，有一些業(yè)務(wù)還需要在云端引入智能。

對于移動邊緣智能，歐洲的電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會給出了涉及方法。

四、應(yīng)用人工智能的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

優(yōu)勢有：

第一，機器學(xué)習(xí)的方法可以很好地揭示無線網(wǎng)絡(luò)的特性，識別無法通過傳統(tǒng)分析方法發(fā)現(xiàn)的相關(guān)性和異常。

第二，具有處理海量的、結(jié)構(gòu)化的、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的能力。

第三，能夠容忍輸入的不完整甚至不正確的原始數(shù)據(jù)。在一些數(shù)據(jù)丟失或者不完整的情況下，通過人工智能的學(xué)習(xí)仍然可以獲得很好的判斷，這也是過去在無線網(wǎng)絡(luò)里，優(yōu)化算法所不具有的。

第四，具有強大的控制決策能力，有助于實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)智能化。

挑戰(zhàn)有：

第一，大量數(shù)據(jù)分析消耗大量的存儲、計算資源。這對人工智能的方法會提出挑戰(zhàn)，怎么用少量的數(shù)據(jù)到達(dá)需要的效果。

第二，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生突變的適應(yīng)性。包括信道的變化、用戶的變化、負(fù)載的變化都要有適應(yīng)性。

第三，網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)的安全性。這些數(shù)據(jù)在某種情況下需要受到保護(hù)。避免傳遞過程中數(shù)據(jù)泄露的威脅。

面對機遇與挑戰(zhàn)，需要不斷推動人工智能與無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，希望在座的專家學(xué)者關(guān)注人工智能與無線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合。