【6G的人工智能應(yīng)用技術(shù)探究15000字（論文）】

G的人工智能應(yīng)用技術(shù)研究TOC\o"1-2"\h\u32642第一章緒論 1139181.1研究背景 118061.2研究目的 214371第二章無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu) 2293512.1從網(wǎng)絡(luò)軟件化到網(wǎng)絡(luò)智能化 3297612.2子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò):局部演化與全局演化 3196362.3面向智能無(wú)線(xiàn)電(IR) 46531第三章為6G提供支持的人工智能技術(shù) 799353.1針對(duì)6G的大數(shù)據(jù)分析 73063.2啟用人工智能的閉環(huán)優(yōu)化 948383.3智能無(wú)線(xiàn)通信 917442第四章6G的人工智能應(yīng)用 11252384.1發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn) 113024.2分布式機(jī)器學(xué)習(xí)中的通信 11179804.3通信高效的分布式訓(xùn)練 13103724.4可實(shí)現(xiàn)高效通信的分布式推理 1329057第五章6G的硬件感知通信 15313525.1硬件與算法的協(xié)同設(shè)計(jì) 15229065.2物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用程序感知通信 1675995.3人工智能泛在網(wǎng) 171445.4針對(duì)異構(gòu)硬件約束的智能通信 174065結(jié)論 19第一章緒論1.1研究背景當(dāng)前,移動(dòng)通信技術(shù)正在發(fā)展到第五代(5G)。2G/3G通過(guò)其開(kāi)發(fā)過(guò)程提供了基本的移動(dòng)連接,并通過(guò)廣泛部署4G智能終端提供了巨大的數(shù)據(jù)吞吐量。它改變了用戶(hù)的生活方式。在5G全面商業(yè)化之前,它已經(jīng)引起了很多關(guān)注。它的目標(biāo)不僅是改善現(xiàn)有用戶(hù)的商業(yè)環(huán)境,而且還通過(guò)將移動(dòng)通信與垂直行業(yè)相結(jié)合來(lái)顯著擴(kuò)展移動(dòng)通信業(yè)務(wù)領(lǐng)域。5G仍處于全球部署的初期,與垂直行業(yè)的合作尚處于起步階段,但在未來(lái),開(kāi)發(fā)和業(yè)務(wù)將繼續(xù)成熟,穩(wěn)定地繁榮和加速移動(dòng)通信市場(chǎng)。各行各業(yè),甚至各行各業(yè)。社會(huì)數(shù)字化的過(guò)程。5G系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)已得到極大改善,應(yīng)用場(chǎng)景逐漸多樣化,但仍然存在局限性。在促進(jìn)移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)向未來(lái)的持續(xù)發(fā)展方面,仍然存在巨大的推動(dòng)力。另一方面,它們也是由新型的技術(shù)和新型的材料,天線(xiàn)以及其他技術(shù)流程(包括例如新的人工智能,區(qū)塊鏈,云計(jì)算和其他的ricto等技術(shù))驅(qū)動(dòng)的。同時(shí),隨著需求的不斷發(fā)展,隨著終端的多樣化和各個(gè)行業(yè)數(shù)字化水平的提高,提出了全息圖,沉浸式XR觸覺(jué)互聯(lián)網(wǎng)和智能工廠等服務(wù)。我需要一個(gè)速度延遲。對(duì)現(xiàn)有性能指標(biāo)的改進(jìn)(例如連接的數(shù)量和范圍)也將需要新的認(rèn)識(shí)水平,部署和安全性。因此,正在逐步進(jìn)行對(duì)下一代移動(dòng)通信的視覺(jué)和需求技術(shù)的研究。但是,隨著5G給社會(huì)帶來(lái)的巨大變化以及經(jīng)濟(jì)的附加值,世界各地的競(jìng)爭(zhēng)性國(guó)家或產(chǎn)業(yè)鏈都對(duì)移動(dòng)通信技術(shù)非常重視。許多國(guó)家,學(xué)術(shù)界乃至相關(guān)機(jī)構(gòu)和行業(yè)的主要標(biāo)準(zhǔn)化組織已開(kāi)始進(jìn)行初步調(diào)查,旨在未來(lái)10年(即2030年)建立成熟的技術(shù)體系,以應(yīng)對(duì)新的業(yè)務(wù)需求并同時(shí)進(jìn)行改進(jìn)。他們有自己的競(jìng)爭(zhēng)力。1.2研究目的在無(wú)線(xiàn)移動(dòng)通信技術(shù)發(fā)展的歷史中,已經(jīng)積累了許多經(jīng)典的模型和解決方案來(lái)解決其面臨的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。例如,存在幾種網(wǎng)絡(luò)(例如3G,4G和5G)共存的情況,以及幾種區(qū)分的服務(wù)(例如eMBB和URLLC)共存的情況。,eMTC共存,并且有一個(gè)基站。-隨著諸如終端,基站中繼終端和終端終端的多個(gè)無(wú)線(xiàn)連接的共存,服務(wù)水平,無(wú)線(xiàn)電資源管理水平和信號(hào)處理水平的挑戰(zhàn)正在增加。引入機(jī)器學(xué)習(xí)的初衷可以從深度學(xué)習(xí)能力中學(xué)習(xí),以解決大型復(fù)雜非線(xiàn)性系統(tǒng)的問(wèn)題,從而在將來(lái)解決這些問(wèn)題。第二章無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)在本節(jié)中，我們將介紹一個(gè)用于6G的潛在架構(gòu)如圖所示，其中網(wǎng)絡(luò)智能化、子網(wǎng)演化、智能無(wú)線(xiàn)電。圖一基站與互聯(lián)網(wǎng)與人2.1從網(wǎng)絡(luò)軟件化到網(wǎng)絡(luò)智能化我們預(yù)想6G將把網(wǎng)絡(luò)軟件帶到一個(gè)新的水平,即網(wǎng)絡(luò)智能化。在5G中,"非無(wú)線(xiàn)電"已變得越來(lái)越重要,并成為近年來(lái)"軟件化"努力背后的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力。更具體地說(shuō),5G的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)是軟件定義技術(shù)SDN(Networking)和NFV(NetworkFunctionsVirtualization)已經(jīng)影響現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)向基于軟件的虛擬網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。它們還可以支持共享網(wǎng)絡(luò)物理切片,這樣它可以為您提供強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)虛擬化管理功能,允許在一個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)物理上同時(shí)創(chuàng)建多個(gè)不同虛擬機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)架構(gòu)設(shè)施。然而,隨著電子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜和異構(gòu),軟件化將不足以滿(mǎn)足6G的需求。特別要的是,要完全支持基于云和人工智能的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序,網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)體必須同時(shí)支持多種重要功能,包括視頻通信、內(nèi)容數(shù)據(jù)緩存、計(jì)算,甚至支持無(wú)線(xiàn)網(wǎng)和電力數(shù)據(jù)傳輸。此外,6G將采用新的無(wú)線(xiàn)電接入接口,如太赫茲通信和智能表面技術(shù)。它還可能需要用戶(hù)支持更先進(jìn)的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)功能,包括圖像傳感、數(shù)據(jù)流的收集、分析和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。所有上述的重大挑戰(zhàn)都不僅需要一個(gè)靈活、適應(yīng)性強(qiáng)的服務(wù)體系管理結(jié)構(gòu),更重要的一點(diǎn)是,聰明?，F(xiàn)有的技術(shù),如SDN、NFV和網(wǎng)絡(luò)切片將需要進(jìn)一步改進(jìn)以應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。通過(guò)實(shí)現(xiàn)快速學(xué)習(xí)和適應(yīng),基于人工智能的方法將使網(wǎng)絡(luò)切片更加靈活在6G。6G架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循"AI原生"的方法,其中智能化將使網(wǎng)絡(luò)變得智能、敏捷,能夠根據(jù)不斷變化的網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)進(jìn)行自我學(xué)習(xí)和適應(yīng)。它將演變?yōu)橐粋€(gè)"子網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)",允許更有效和靈活的升級(jí),以及一個(gè)基于智能無(wú)線(xiàn)電和算法-硬件分離的新框架,以應(yīng)對(duì)異構(gòu)和可升級(jí)的硬件能力。這兩個(gè)特性將利用AI技術(shù),在下面的小節(jié)中進(jìn)一步說(shuō)明。2.2子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò):局部演化與全局演化"達(dá)爾文的進(jìn)化論"對(duì)我們并不陌生,但許多人并不了解它的細(xì)節(jié),達(dá)爾文的進(jìn)化論共包含四個(gè)理論:進(jìn)化學(xué)說(shuō),達(dá)爾文先生認(rèn)為,它不是恒定不變的并且可以改變?，F(xiàn)有物種正在從其他物種演變而來(lái),這種觀點(diǎn)已在各種領(lǐng)域得到確認(rèn)并標(biāo)記為正確。自然選擇體系學(xué)說(shuō),此自然學(xué)說(shuō)體系認(rèn)為人類(lèi)進(jìn)化的基本機(jī)制就是自然選擇,且對(duì)于人類(lèi)生物界存在表面上的和諧與自然適應(yīng)兩種現(xiàn)象,我們都認(rèn)為可直接利用這一自然學(xué)說(shuō)體系來(lái)進(jìn)行解釋。不過(guò)目前現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為這種進(jìn)化的發(fā)生機(jī)制還是有可能主要是由于基因組的漂移,所以目前現(xiàn)代進(jìn)化學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為,達(dá)爾文進(jìn)化論思想中的自然選擇論的范圍,實(shí)際上沒(méi)有那么廣泛。共同分子祖先關(guān)系學(xué)說(shuō),所有的現(xiàn)代生物都應(yīng)該是同一個(gè)現(xiàn)代祖先共同繁衍而來(lái)的,從現(xiàn)代生物學(xué)和化學(xué)學(xué)術(shù)界的一些研究理論結(jié)果分析來(lái)看,每種現(xiàn)代生物在共同分子進(jìn)化水平上,具有顯著的進(jìn)化一致性,所以這一祖先學(xué)說(shuō)也被廣泛證實(shí)完全是正確的。根據(jù)漸進(jìn)進(jìn)化學(xué)說(shuō),達(dá)爾文認(rèn)為人類(lèi)生物進(jìn)化并不是短短的時(shí)間內(nèi)便能夠就完成的,而是一個(gè)不斷漸變的進(jìn)化過(guò)程,是因?yàn)樽匀坏淖杂蛇x擇,將微弱的自然優(yōu)勢(shì)通過(guò)積累綜合起來(lái)逐漸加以改進(jìn)的。進(jìn)化論思想為整個(gè)生物學(xué)提供了一個(gè)偉大的統(tǒng)一的原則,從而使得任何對(duì)生命的研究都幾乎會(huì)試圖與它聯(lián)系起來(lái)。不僅如此,進(jìn)化的社會(huì)科學(xué)研究問(wèn)題不只是逐漸性地?cái)U(kuò)展了并延伸進(jìn)入到了人文自然學(xué)和生命科學(xué),而且它還逐漸擴(kuò)展進(jìn)入了并擴(kuò)展延伸到了其他的社會(huì)科學(xué)研究領(lǐng)域,為中最接近現(xiàn)代的領(lǐng)域包括政治社會(huì)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、心理學(xué)、歷史學(xué)、哲學(xué)、教育學(xué)和其他一些宗教學(xué),以及自然科學(xué)帶來(lái)了深刻的內(nèi)涵。如此看來(lái),進(jìn)化論本身已經(jīng)成為一種基本的范式。進(jìn)化論發(fā)展至今,仍然備受大家的關(guān)注,對(duì)于進(jìn)化問(wèn)題的討論從未停止。當(dāng)代科學(xué)和哲學(xué)在繼承達(dá)爾文進(jìn)化論思想的主要觀點(diǎn)之上,對(duì)達(dá)爾文進(jìn)化論進(jìn)行完善和補(bǔ)充,克服其理論中的不足,產(chǎn)生了有機(jī)選擇、有機(jī)哲學(xué)等理論,并實(shí)現(xiàn)從機(jī)械進(jìn)化向有機(jī)進(jìn)化的轉(zhuǎn)變。考慮到6G預(yù)期的超高異構(gòu)性,6G的一個(gè)關(guān)鍵特征將是它能夠利用靈活的子網(wǎng)絡(luò)進(jìn)化,以有效地適應(yīng)本地環(huán)境和用戶(hù)需求,從而產(chǎn)生"子網(wǎng)絡(luò)"。特別是,6G中的本地子網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)單獨(dú)進(jìn)化以升級(jí)自己。局部進(jìn)化可能發(fā)生在一些鄰近的單元,以靈活地應(yīng)用新的波形,編碼和多訪(fǎng)問(wèn)協(xié)議,而沒(méi)有廣泛的耗時(shí)的測(cè)試。與從1G到5G的全球進(jìn)化相比,所有單元的硬件和軟件都同時(shí)升級(jí),沒(méi)有必要找到所有單元的統(tǒng)一匹配解決方案,并在利用局部進(jìn)化時(shí)重建整個(gè)系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),我們需要解決以下三個(gè)挑戰(zhàn):每個(gè)子網(wǎng)應(yīng)收集和分析其本地?cái)?shù)據(jù),其中可能包括無(wú)線(xiàn)環(huán)境、用戶(hù)請(qǐng)求、移動(dòng)模式等,然后利用人工智能方法進(jìn)行本地和動(dòng)態(tài)升級(jí)。當(dāng)本地PHY或MAC協(xié)議被改變時(shí),子網(wǎng)間的交互預(yù)計(jì)將保持新的子網(wǎng)間的協(xié)調(diào)。一種可能的解決方案是采用博弈和學(xué)習(xí)的方法,這可以保證子網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的收斂性。6G的局部演化需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的控制平面來(lái)支持"子網(wǎng)絡(luò)"級(jí)別的演化。一種可能的解決方案依賴(lài)于在AlphaZero中開(kāi)發(fā)的"從頭學(xué)習(xí)"方法。2.3面向智能無(wú)線(xiàn)電(IR)智能通訊射頻應(yīng)用通訊系統(tǒng)應(yīng)用智能射頻通訊系統(tǒng)軟件質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)智能監(jiān)控中國(guó)臺(tái)為網(wǎng)站首頁(yè)智能射頻通訊應(yīng)用無(wú)線(xiàn)電通信應(yīng)用射頻通訊系統(tǒng)智能通信射頻系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)智能通訊頻率管理系統(tǒng)智能質(zhì)量管控智能監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)臺(tái)站軟件開(kāi)發(fā)管理系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)軟件過(guò)程模型臺(tái)站系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)管理開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程模型臺(tái)站軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程業(yè)務(wù)管理是由我們貴司子有限公司精心依據(jù)國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格執(zhí)行中國(guó)共產(chǎn)黨和國(guó)家相關(guān)現(xiàn)行國(guó)家《無(wú)線(xiàn)電管理一體化平臺(tái)體系架構(gòu)及應(yīng)用規(guī)范》《超短波監(jiān)測(cè)管理一體化服務(wù)接口規(guī)范》的相關(guān)智能通訊射頻應(yīng)用通訊系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用技術(shù)以及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)以及軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)技術(shù)要求,依托波爾通信在國(guó)內(nèi)率先打造出的智能通訊射頻質(zhì)量監(jiān)控信號(hào)系統(tǒng)智能無(wú)線(xiàn)電通訊智能射頻通訊系統(tǒng)射頻監(jiān)控信號(hào)系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)智能通訊頻率監(jiān)控系統(tǒng)臺(tái)站質(zhì)量管控智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程臺(tái)站業(yè)務(wù)管理軟件設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件管理系統(tǒng)開(kāi)發(fā)應(yīng)用設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)臺(tái)站業(yè)務(wù)管理、無(wú)線(xiàn)電應(yīng)用通訊智能射頻質(zhì)量監(jiān)控智能頻率系統(tǒng)質(zhì)量管控監(jiān)測(cè)軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā)臺(tái)站業(yè)務(wù)管理設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的臺(tái)站業(yè)務(wù)管理是在系統(tǒng)和云平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心等重大通訊智能應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目中所多年開(kāi)發(fā)工作經(jīng)驗(yàn)積累的重大智能通訊綜合應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)和重大智能應(yīng)用硬件開(kāi)發(fā)應(yīng)用業(yè)務(wù)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目服務(wù)管理能力,聯(lián)合國(guó)內(nèi)知名專(zhuān)業(yè)科學(xué)技術(shù)家和科研機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)自主設(shè)計(jì)研發(fā)的一套智能監(jiān)控?zé)o線(xiàn)電信號(hào)射頻監(jiān)測(cè)信號(hào)頻率監(jiān)測(cè)臺(tái)站ai數(shù)據(jù)分析儀和平臺(tái)計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)軟件模型,進(jìn)而自主研制開(kāi)發(fā)出的新的又一代的全自動(dòng)化、智能化無(wú)線(xiàn)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件系列產(chǎn)品。智能無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有以下特點(diǎn):(一)標(biāo)準(zhǔn)化的開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)集成服務(wù)平臺(tái)：BallCommunications的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)集成服務(wù)平臺(tái)技術(shù)完全符合相關(guān)國(guó)家的監(jiān)控技術(shù)規(guī)范，并提供出色的信息開(kāi)放性和技術(shù)兼容性。該產(chǎn)品目前廣泛響應(yīng)多個(gè)城市和州（自治區(qū)，城市）的質(zhì)量監(jiān)視和管理任務(wù)，并且適用于多個(gè)領(lǐng)域，例如多個(gè)國(guó)家，地區(qū)和地理城市。(二)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控基礎(chǔ)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)訪(fǎng)問(wèn)以及用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)的管理和控制。自動(dòng)平臺(tái)無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控統(tǒng)計(jì)調(diào)度管理引擎：有必要介入日常的統(tǒng)計(jì)工作，并且可以通過(guò)解決依賴(lài)平臺(tái)自動(dòng)監(jiān)控調(diào)度管理引擎并嚴(yán)重依賴(lài)專(zhuān)家的現(xiàn)有產(chǎn)品的復(fù)雜問(wèn)題來(lái)輕松實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)功能的實(shí)時(shí)調(diào)度和監(jiān)視實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)任務(wù)的實(shí)時(shí)執(zhí)行，監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的收集，信號(hào)處理和分析以及監(jiān)視和統(tǒng)計(jì)結(jié)果的實(shí)時(shí)推送是完全自動(dòng)化的。(三)智能工業(yè)無(wú)線(xiàn)智能信號(hào)分析，計(jì)算，處理，分析系統(tǒng)的大腦：布爾通信長(zhǎng)期深入地參與了行業(yè)無(wú)線(xiàn)智能信號(hào)分析aibo算法，并充分利用了相關(guān)的各種行業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)，從而使該產(chǎn)品是一種集計(jì)算模??型，是工業(yè)智能信號(hào)分析和計(jì)算軟件的逐步升級(jí)，可以直接，有效地在傳統(tǒng)工程技術(shù)中進(jìn)行全面的應(yīng)用，是目前大多數(shù)智能工業(yè)無(wú)線(xiàn)智能信號(hào)計(jì)算和分析系統(tǒng)。設(shè)計(jì)工具軟件?；诟餍袠I(yè)的智能信號(hào)分析和計(jì)算結(jié)果，實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的技術(shù)飛躍。例如,在射頻和電路系統(tǒng)中,新出現(xiàn)的硬件革命將驅(qū)動(dòng)6G來(lái)跟蹤和充分利用設(shè)備級(jí)和基站級(jí)硬件的快速升級(jí)。我們?cè)O(shè)想,一個(gè)算法-硬件分離架構(gòu)將在6G中成為至關(guān)重要的內(nèi)容。特別地,收發(fā)器算法將能夠自動(dòng)估計(jì)協(xié)議運(yùn)行的收發(fā)器硬件的能力,然后根據(jù)硬件能力進(jìn)行配置。這與從1G到5G的系統(tǒng)相比,其中的設(shè)備和收發(fā)器算法是共同設(shè)計(jì)的。傳統(tǒng)上,硬件能力,例如,天線(xiàn)的數(shù)量、射頻鏈、ADCs的分辨率和采樣率等,一直保持準(zhǔn)靜態(tài)。然而,最近最先進(jìn)的電路和天線(xiàn)的進(jìn)步正在加速和顯著提高了硬件能力,這使得6G基站(BS)和手持機(jī)能夠多樣化和升級(jí)。換句話(huà)說(shuō),6G將不會(huì)在傳統(tǒng)的聯(lián)合設(shè)計(jì)下運(yùn)行,這將不能允許靈活地適應(yīng)多樣化和可升級(jí)的硬件。為了克服聯(lián)合硬件-算法設(shè)計(jì)的不足,并從算法-硬件分離架構(gòu)中獲益,我們提出了一個(gè)在設(shè)備硬件和收發(fā)算法之間的操作系統(tǒng)(OS),其中我們可以將收發(fā)算法視為運(yùn)行在操作系統(tǒng)上的軟件。該操作系統(tǒng)不僅能夠估計(jì)本地射頻鏈、移相器、ADC、天線(xiàn)等的能力,而且還能夠自動(dòng)測(cè)量它們的模擬參數(shù)。基于硬件信息-然后,人工智能的操作系統(tǒng)將能夠通過(guò)接口語(yǔ)言配置自己的收發(fā)器算法。我們將此框架稱(chēng)為智能無(wú)線(xiàn)電(IR)。與后面討論的基于學(xué)習(xí)的智能PHY層相比,IR是一個(gè)依賴(lài)于算法-硬件分離架構(gòu)的更廣泛的概念。在這個(gè)表1中,我們分別比較了使用紅外線(xiàn)、軟件認(rèn)知定義移動(dòng)無(wú)線(xiàn)電(sdr)和視覺(jué)認(rèn)知定義無(wú)線(xiàn)電(CR)的關(guān)鍵特征。紅外可以被看作是這些現(xiàn)有方法的進(jìn)一步擴(kuò)展,其中先進(jìn)的人工智能技術(shù)深入涉及。SDR/CR中的傳統(tǒng)調(diào)制/編碼模塊將被紅外線(xiàn)中的深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(DNNs)所取代,它可以以智能的方式適應(yīng)環(huán)境和硬件。更具體地說(shuō),紅外將首先通過(guò)發(fā)送標(biāo)記的訓(xùn)練數(shù)據(jù),在發(fā)射端和接收端訓(xùn)練其DNN,然后在滿(mǎn)足目標(biāo)性能要求后傳輸信息位。在實(shí)踐中,IR為6G提供了一個(gè)低成本和靈活的解決方案,因?yàn)槿斯ぶ悄苄酒罱?jīng)歷了顯著的改進(jìn)。人工智能芯片能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的DNN,從而有利于基于DNN的紅外線(xiàn),并導(dǎo)致6G收發(fā)器的范式轉(zhuǎn)換硬件架構(gòu)。紅外線(xiàn)還考慮了第3層上的協(xié)議,這些協(xié)議可自升級(jí)以支持各種人工智能應(yīng)用程序。通過(guò)利用紅外線(xiàn),預(yù)計(jì)6G將進(jìn)行評(píng)估各種硬件組件的貢獻(xiàn)和識(shí)別其瓶頸,進(jìn)而幫助設(shè)備制造商優(yōu)化硬件成本的預(yù)算分配。因此,紅外線(xiàn)的應(yīng)用將幫助6G享受一個(gè)大大減少的實(shí)現(xiàn)時(shí)間,并大大降低了新的算法和硬件的成本,從而加速了其自身的發(fā)展。如圖:圖二現(xiàn)代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)架構(gòu)第三章為6G提供支持的人工智能技術(shù)史無(wú)前例的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)變革將使6G在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)、計(jì)算和存儲(chǔ)資源、應(yīng)用類(lèi)型等多個(gè)方面具有高度的異構(gòu)性，這將使6G與前幾代有很大的不同。在此外，廣泛的新應(yīng)用程序?qū)⒁髲木W(wǎng)絡(luò)邊緣到核心的通信、計(jì)算、控制和存儲(chǔ)資源的智能使用。最后但并非最不重要的是，無(wú)線(xiàn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量和多樣性網(wǎng)絡(luò)正在顯著增長(zhǎng)。這為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)提供了巨大的機(jī)會(huì)，以在6G中實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的實(shí)時(shí)附加性，本節(jié)將對(duì)此進(jìn)行闡述。3.1針對(duì)6G的大數(shù)據(jù)分析在現(xiàn)代信息技術(shù)飛速發(fā)展的當(dāng)今,人們所在日常生活中所產(chǎn)生的各種信息安全數(shù)據(jù)比原來(lái)還要迅速增大了幾十倍,普通的信息移動(dòng)端和互聯(lián)網(wǎng)已然根本上就滿(mǎn)足不了覆蓋普及不了整個(gè)現(xiàn)代社會(huì)人們的各種信息安全需求,大數(shù)據(jù)安全問(wèn)題隨之不斷爆發(fā)產(chǎn)生。大數(shù)據(jù),即是一個(gè)廣泛存在于當(dāng)前國(guó)際主流互聯(lián)網(wǎng)的大型公共信息資源數(shù)據(jù)庫(kù),內(nèi)容之繁多。大數(shù)據(jù)的快速推廣發(fā)展以及產(chǎn)生已經(jīng)給我們當(dāng)今社會(huì)以及人們的各種不同日常生活信息工作處理方式以及發(fā)展應(yīng)用帶來(lái)了更多樣的便利,通過(guò)充分利用這些大數(shù)據(jù),人們很有可能會(huì)得到更便利、更高效和更快速的生活體驗(yàn)。5G互聯(lián)網(wǎng)數(shù)字經(jīng)濟(jì)的新時(shí)代即將正式到來(lái),它是一個(gè)可以涵蓋各種全球性的數(shù)字孿生、空間站和載人航天以及覆蓋地球的工業(yè)信息化和一體化工業(yè)移動(dòng)化和互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、新型第一代工業(yè)自動(dòng)化和智慧人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、自動(dòng)化和智能無(wú)人駕駛以及如何快速構(gòu)建一個(gè)涵蓋全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)孿生態(tài)的全球智慧化和智能數(shù)字城市等各項(xiàng)相關(guān)新興產(chǎn)業(yè)科技都應(yīng)該是這些新興產(chǎn)業(yè)及其推廣應(yīng)用從一個(gè)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目起步初期起就開(kāi)始快速深入探索同步發(fā)展一直到新興產(chǎn)業(yè)核心基礎(chǔ)配套設(shè)施項(xiàng)目建設(shè)快速完成同步推進(jìn)發(fā)展的一個(gè)歷史關(guān)鍵時(shí)期,當(dāng)前的這些新興產(chǎn)業(yè)及其應(yīng)用只是一種可能屬于傳統(tǒng)單方面的"信息孤島"式的新一代技術(shù)開(kāi)發(fā)與新興產(chǎn)業(yè)融合推廣應(yīng)用。數(shù)字孿生的相關(guān)配套技術(shù)落地完成系統(tǒng)落地與持續(xù)有效率的投入推廣應(yīng)用都仍然很有必需我們能夠同時(shí)得到執(zhí)行國(guó)家專(zhuān)門(mén)制定出的具有一套符合國(guó)家技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、集成性強(qiáng)的系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)化和數(shù)字孿生的的商業(yè)化信息網(wǎng)絡(luò)推廣應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工具技術(shù)管理體系以及系統(tǒng)軟件和平臺(tái)的相關(guān)配套技術(shù)落地支持,但是這些都還未完全基本完成技術(shù)落地,還很多的有可能今后都還需要若干年甚至以后都還需要國(guó)家投入更多的財(cái)力時(shí)間精神與力量和業(yè)余時(shí)間重新開(kāi)始投入推廣應(yīng)用來(lái)并且持續(xù)進(jìn)行努力完成。從運(yùn)營(yíng)企業(yè)以及運(yùn)營(yíng)者的管理成本以及風(fēng)險(xiǎn)控制者的利益角度根本上來(lái)說(shuō)的角度考慮,無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)站管理機(jī)構(gòu)其實(shí)應(yīng)該明確認(rèn)為自己是一個(gè)非常專(zhuān)業(yè)化的服務(wù)型公共無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)信息服務(wù)提供機(jī)構(gòu)。這些大型商業(yè)信用金融機(jī)構(gòu)一般不太一定有可能能夠做到像那些能夠具有大型低端高回報(bào)各類(lèi)高端大型市場(chǎng)需求的大型各類(lèi)高端高級(jí)裝備技術(shù)制造業(yè)、先端的高科技型商業(yè)信用投資金融行業(yè)那樣的它能夠直接創(chuàng)造很多創(chuàng)業(yè)投資人的巨大商業(yè)財(cái)富,所以它在實(shí)現(xiàn)商業(yè)金融數(shù)字孿生初期需要做的就是商業(yè)信用金融機(jī)構(gòu)應(yīng)用先從那些具有各類(lèi)高端大型裝備技術(shù)制造業(yè)、航空航天等大型高端低端無(wú)回報(bào)大型市場(chǎng)需求信用金融行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始切入后再開(kāi)始進(jìn)行縱向融合發(fā)展,然后逐漸橫向整合推廣后再拓展而達(dá)到中國(guó)功能智慧金融智能生態(tài)城市、智慧健康智能醫(yī)療以及環(huán)保等其他大型公共設(shè)施應(yīng)用領(lǐng)域。當(dāng)該項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)推廣已發(fā)展達(dá)到一定市場(chǎng)發(fā)展需要程度且該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用成本相對(duì)穩(wěn)定時(shí),再漸漸地就可以將其推廣應(yīng)用擴(kuò)展到大型城市公共無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)站等其他城市公共服務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域。由此我們可以簡(jiǎn)單推論,數(shù)字孿生在我國(guó)智能三網(wǎng)無(wú)線(xiàn)電監(jiān)測(cè)站全面融入智能三網(wǎng)融合應(yīng)用技術(shù)推廣應(yīng)用上的成果落地很快且可能至少已經(jīng)需要6G8個(gè)月的技術(shù)時(shí)代性和時(shí)間作用來(lái)快速同步完成。人工智能的第一個(gè)自然科學(xué)應(yīng)用也就是大數(shù)據(jù)分析。有四種不同類(lèi)型的管理分析方法可以廣泛應(yīng)用于6G,即企業(yè)描述規(guī)定性管理分析、診斷性管理分析、預(yù)測(cè)性管理分析和企業(yè)規(guī)定性管理分析。描述性概率分析公式可以挖掘歷史數(shù)據(jù),以深入了解網(wǎng)絡(luò)性能、流量概況、信道條件、用戶(hù)視角等。它大大提高了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商和服務(wù)提供商的態(tài)勢(shì)感知能力。診斷分析可自動(dòng)檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)故障以及服務(wù)損害,識(shí)別網(wǎng)絡(luò)異常的根源,并最終提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和安全性。預(yù)測(cè)分析使用數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)的事件,如流量模式、用戶(hù)位置、用戶(hù)行為和偏好,以及資源可用性。規(guī)定性分析可以利用這些預(yù)測(cè),為資源分配、網(wǎng)絡(luò)切片和虛擬化、緩存放置、邊緣計(jì)算等提供決策選項(xiàng)。值得注意的一點(diǎn)是,收集和處理分析大量用戶(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)可能引起行業(yè)人們對(duì)用戶(hù)數(shù)據(jù)安全、隱私、倫理和數(shù)據(jù)所有權(quán)的更多擔(dān)憂(yōu)。因此,6G架構(gòu)和協(xié)議的設(shè)計(jì)應(yīng)能保護(hù)數(shù)據(jù)安全、隱私和完整性。與此同時(shí),同樣重要的是,在6G的背景下解決數(shù)據(jù)倫理和所有權(quán),同時(shí)要考慮到風(fēng)險(xiǎn)和利益之間的適當(dāng)平衡。3.2啟用人工智能的閉環(huán)優(yōu)化通過(guò)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的詳細(xì)應(yīng)用，5G高清網(wǎng)絡(luò)電視已經(jīng)能夠?yàn)榇蠖鄶?shù)國(guó)內(nèi)用戶(hù)提供快速穩(wěn)定的低網(wǎng)絡(luò)延遲以及各種高質(zhì)量的服務(wù)，中國(guó)的用戶(hù)可以效仿。您可以隨時(shí)輕松地享受它。廣泛的高質(zhì)量服務(wù)，包括流媒體和超高清音頻和視頻。從另外兩個(gè)角度分析，物資信息技術(shù)中心具有更加靈活全面的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)，涵蓋了廣泛的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，業(yè)務(wù)擴(kuò)展可以根據(jù)各個(gè)用戶(hù)的具體業(yè)務(wù)需求自動(dòng)執(zhí)行。各個(gè)行業(yè)和多個(gè)行業(yè)。例如，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，服務(wù)業(yè)，醫(yī)療保健等。最后，5G技術(shù)正在朝著節(jié)能和低功耗的方向發(fā)展。換句話(huà)說(shuō)，5G技術(shù)的發(fā)展和未來(lái)計(jì)劃面臨許多挑戰(zhàn)，包括網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)，部署和維護(hù)。上述問(wèn)題的根源在于網(wǎng)絡(luò)具有各種無(wú)線(xiàn)接入技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)的范圍和節(jié)點(diǎn)很重要。相反，兩者之間存在復(fù)雜的關(guān)系。傳統(tǒng)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法可能不適用于6G,因?yàn)橛捎谝?guī)模、密度和異質(zhì)性,網(wǎng)絡(luò)將非常動(dòng)態(tài)和復(fù)雜。如果不是不可能的話(huà),建模這樣的系統(tǒng)是非常困難的,也是非常困難的。因此,嚴(yán)重依賴(lài)于數(shù)學(xué)方便模型的傳統(tǒng)優(yōu)化方法將不再是足夠的。因此,人工智能在6G無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的第二個(gè)主要應(yīng)用是自動(dòng)化和閉環(huán)優(yōu)化。無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的問(wèn)題傳統(tǒng)上是通過(guò)應(yīng)用具有先驗(yàn)領(lǐng)域知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)分析的規(guī)則來(lái)解決的。然而,在復(fù)雜的6G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,決策及其對(duì)物理系統(tǒng)的影響之間的映射的成本難以定義,而且可能在分析上不可用。人工智能技術(shù)的最新進(jìn)展,如深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)(DRL),可以在決策者和物理系統(tǒng)之間建立一個(gè)反饋循環(huán),以便決策者可以根據(jù)系統(tǒng)的反饋迭代地改進(jìn)其動(dòng)作,以最終達(dá)到最優(yōu)性。例如,的作者最近應(yīng)用DRL來(lái)解決通信和網(wǎng)絡(luò)中的幾個(gè)新興問(wèn)題,包括自適應(yīng)調(diào)制、無(wú)線(xiàn)緩存、數(shù)據(jù)卸載等。3.3智能無(wú)線(xiàn)通信實(shí)時(shí)信息。通信控制系統(tǒng)的物理層對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)處理器傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性能有很高的要求，典型的要求是毫秒或微秒的數(shù)量級(jí)。因此，這些實(shí)時(shí)要求不能完全教育您的網(wǎng)絡(luò)。以及復(fù)雜的計(jì)算。因此，將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用于這類(lèi)實(shí)時(shí)棘手的場(chǎng)景需要仔細(xì)考慮。將AI/ML技術(shù)應(yīng)用于物理層時(shí)，實(shí)時(shí)問(wèn)題也是主要問(wèn)題之一。魯棒性。通信系統(tǒng)的物理層環(huán)境變化迅速,并且在許多實(shí)際場(chǎng)景中,噪聲和干擾的影響也會(huì)隨著時(shí)間而顯著變化。這需要強(qiáng)大的AI/ML算法,并且該算法必須能夠在各種不同的環(huán)境中處理數(shù)據(jù)。運(yùn)行需要更準(zhǔn)確的網(wǎng)絡(luò)培訓(xùn)的正確確認(rèn)。訓(xùn)練數(shù)據(jù)集需要盡可能完整,包括從各種環(huán)境獲取的數(shù)據(jù)。同時(shí),機(jī)器學(xué)習(xí)算法很難學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)實(shí)際有效部分的信息并具有抗噪性,因?yàn)閿?shù)據(jù)不應(yīng)被噪聲嚴(yán)重污染或干凈。因此,在這個(gè)階段,受過(guò)訓(xùn)練的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)于測(cè)試場(chǎng)景必須是健壯的也一個(gè)大問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通信物理層的數(shù)據(jù)格式很復(fù)雜,因此目前尚無(wú)將實(shí)際網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的最佳選擇。最近,研究人員針對(duì)復(fù)雜域問(wèn)題研究了復(fù)雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),但是與真實(shí)網(wǎng)絡(luò)相比,復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的激活函數(shù)損失函數(shù)和錯(cuò)誤逆?zhèn)鞑ニ惴?錯(cuò)誤逆?zhèn)鞑シ椒?BP)具有很大的局限性。由于沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的理論體系,這是未來(lái)和設(shè)計(jì)合適的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的重要研究方向。無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)的PHY層存在各種各樣的損害,包括硬件損傷,如放大器失真、局部振蕩器泄漏,以及信道損害,如衰落、干擾等。為了與硬件和通道損傷的組合可靠有效地通信,需要共同控制大量的設(shè)計(jì)參數(shù)和優(yōu)化。值得注意的是,由于高復(fù)雜性,端到端優(yōu)化在無(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中從未實(shí)現(xiàn)。相反,現(xiàn)有的方法將整個(gè)鏈劃分為多個(gè)獨(dú)立的塊,每個(gè)塊都有一個(gè)簡(jiǎn)化的模型,該模型不能準(zhǔn)確或整體地捕捉現(xiàn)實(shí)世界系統(tǒng)的特征。人工智能技術(shù)打開(kāi)了從發(fā)射端到接收端的物理層全鏈的端到端優(yōu)化的可能性。我們?cè)?G中設(shè)想了一個(gè)"智能PHY層"范式,其中端到端系統(tǒng)能夠通過(guò)結(jié)合先進(jìn)的感知和數(shù)據(jù)收集、人工智能技術(shù)和特定領(lǐng)域的信號(hào)處理方法來(lái)實(shí)現(xiàn)自學(xué)習(xí)和自?xún)?yōu)化。事實(shí)上,最近的研究表明,DNN可以將發(fā)射機(jī)、信道和接收器作為一個(gè)自動(dòng)編碼器進(jìn)行訓(xùn)練,以便發(fā)射機(jī)和接收器可以聯(lián)合優(yōu)化。隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及和人工智能的復(fù)興,各種人工智能驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)應(yīng)用程序正在出現(xiàn)。在本節(jié)中,我們將介紹6G將如何處理移動(dòng)人工智能應(yīng)用程序。第四章6G的人工智能應(yīng)用隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及和人工智能的復(fù)興，各種人工智能驅(qū)動(dòng)的移動(dòng)應(yīng)用程序正在出現(xiàn)。在本節(jié)中，我們將介紹6G將如何處理移動(dòng)人工智能應(yīng)用程序。4.1發(fā)展趨勢(shì)和挑戰(zhàn)人工智能網(wǎng)絡(luò)任務(wù)系統(tǒng)是屬于計(jì)算密集型的,大部分任務(wù)經(jīng)過(guò)訓(xùn)練、開(kāi)發(fā)和測(cè)試部署在多個(gè)數(shù)據(jù)中心與專(zhuān)為定制用戶(hù)設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。考慮到移動(dòng)智能手機(jī)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設(shè)備的用戶(hù)快速增長(zhǎng),預(yù)計(jì)將來(lái)還會(huì)陸續(xù)有大量的移動(dòng)智能手機(jī)應(yīng)用程序開(kāi)始部署在移動(dòng)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的末端邊緣。因此,6g點(diǎn)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將被廣泛設(shè)計(jì)打造成一種利用先進(jìn)的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信和支持移動(dòng)智能計(jì)算機(jī)等技術(shù)應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)支持各種具有邊緣性的移動(dòng)和在設(shè)備上可以支持人和人工智能的重要應(yīng)用。值得注意的一點(diǎn)是,無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)鏈路的超大容量和延遲可能是基于移動(dòng)應(yīng)用人工智能開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,原因可能有三個(gè)主要原因:首先,為了有效保護(hù)用戶(hù)隱私,一些人工智能應(yīng)用程序需要將數(shù)據(jù)保存在移動(dòng)設(shè)備上,而不是被上傳到云中進(jìn)行模型培訓(xùn)。這激發(fā)了最近人們對(duì)設(shè)備上分布式訓(xùn)練的研究興趣。其次,為了克服邊緣設(shè)備的資源限制,設(shè)備上的分布式計(jì)算通過(guò)匯集多種移動(dòng)設(shè)備的計(jì)算和存儲(chǔ)資源,提供了新的機(jī)會(huì)。在這種情況下,數(shù)據(jù)洗牌是用于在移動(dòng)設(shè)備之間交換計(jì)算出的中間值的關(guān)鍵組件。最后,但并非最不重要的是,云、邊緣和終端設(shè)備的異構(gòu)混合物為DNNs的訓(xùn)練和推理提供了一個(gè)分散的計(jì)算環(huán)境。為了使無(wú)處不在和多樣化的移動(dòng)人工智能服務(wù),6G有望為開(kāi)發(fā)先進(jìn)的通信和計(jì)算技術(shù)提供靈活的平臺(tái)。4.2分布式機(jī)器學(xué)習(xí)中的通信集成類(lèi)的集合自動(dòng)學(xué)習(xí)(Ensemblelearning)是指通過(guò)同時(shí)獨(dú)立構(gòu)建并自動(dòng)管理結(jié)合多個(gè)類(lèi)的集成集合學(xué)習(xí)器及其組件應(yīng)用來(lái)同時(shí)自動(dòng)完成多個(gè)集合學(xué)習(xí)器的管理任務(wù),有時(shí)也被我們所簡(jiǎn)稱(chēng)為基于多媒體學(xué)習(xí)分類(lèi)器集合學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)、基于集合學(xué)習(xí)管理委員會(huì)的完成集合自動(dòng)學(xué)習(xí)等。集成學(xué)習(xí)模式機(jī)器學(xué)習(xí)的一般基本學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)為:它首先用它們來(lái)產(chǎn)生任何小的一組"個(gè)體學(xué)習(xí)器",再用某種學(xué)習(xí)策略將它們完全性地結(jié)合在一起來(lái)。集成中只提供含括可能包含同種類(lèi)的個(gè)體同質(zhì)類(lèi)型的所有多種個(gè)體類(lèi)的同質(zhì)類(lèi)型學(xué)習(xí)器,稱(chēng)為多種個(gè)體類(lèi)型同質(zhì),當(dāng)中的一種稱(chēng)為個(gè)體類(lèi)的同質(zhì)類(lèi)型學(xué)習(xí)器亦有時(shí)會(huì)被系統(tǒng)稱(chēng)為"基學(xué)習(xí)器",相應(yīng)的個(gè)體同質(zhì)學(xué)習(xí)算法亦被系統(tǒng)稱(chēng)為"基學(xué)習(xí)算法"。集成中我們可以看到包含不同運(yùn)動(dòng)功能以及類(lèi)型的各種大小型和個(gè)體混合運(yùn)動(dòng)功能學(xué)習(xí)器,稱(chēng)為"異質(zhì)",當(dāng)中的小型和大個(gè)體混合運(yùn)動(dòng)功能學(xué)習(xí)器則被分別稱(chēng)為"組建學(xué)習(xí)器"。集中式數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)處理是一種指由用戶(hù)中心數(shù)據(jù)服務(wù)器自動(dòng)完成中心數(shù)據(jù)優(yōu)化收集、模型優(yōu)化訓(xùn)練、模型優(yōu)化預(yù)測(cè)等工作流程的一種機(jī)器智能學(xué)習(xí)處理方式,其中,用戶(hù)的原始中心數(shù)據(jù)模型存放與于中心數(shù)據(jù)服務(wù)器,中心數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)模型中的訪(fǎng)問(wèn)者等都是基于用戶(hù)的不可信第三方。在用戶(hù)數(shù)據(jù)信息收集保密階段,雖然我國(guó)已有相關(guān)法律對(duì)用于收集差分用戶(hù)個(gè)人數(shù)據(jù)的保密權(quán)限分別做出明確規(guī)定,但由于目前國(guó)內(nèi)缺乏一套有關(guān)用戶(hù)數(shù)據(jù)信息收集的技術(shù)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),不可信的用戶(hù)數(shù)據(jù)信息收集者仍然有可能過(guò)度依賴(lài)收集用戶(hù)數(shù)據(jù)并惡意販賣(mài)差分用戶(hù)個(gè)人隱私.這種用于竊取差分用戶(hù)個(gè)人原始數(shù)據(jù)的加密方式無(wú)疑是目前機(jī)器人工學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)中最直接的用戶(hù)隱私信息泄露。目前,谷歌、蘋(píng)果等科技公司已開(kāi)始采用多種本地化基于差分用戶(hù)隱私的加密技術(shù)用以保護(hù)用戶(hù)數(shù)據(jù)信息收集的全過(guò)程。在移動(dòng)模型應(yīng)用模式安全預(yù)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)階段,隱私安全性的威脅通常主要來(lái)源于不可信第三方開(kāi)發(fā)平臺(tái)用戶(hù)對(duì)模型的自動(dòng)觸發(fā)訪(fǎng)問(wèn)或者接口觸發(fā)請(qǐng)求。經(jīng)過(guò)一個(gè)集中式模型編程語(yǔ)言學(xué)習(xí)的一個(gè)移動(dòng)對(duì)象中心應(yīng)用模型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器廠商會(huì)在發(fā)布得到一個(gè)模型部署訓(xùn)練或者發(fā)布部署完畢的一個(gè)對(duì)象中心模型之后,通過(guò)直接在新的移動(dòng)中心用戶(hù)端平臺(tái)進(jìn)行模型部署或者直接訪(fǎng)問(wèn)提供新的模型mlas或者訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)的模型mlapi或者直接訪(fǎng)問(wèn)平臺(tái)模型處理接口這兩種模型操作處理方式等來(lái)進(jìn)行部署發(fā)布新的對(duì)象中心模型,因此,模型的正式發(fā)布以及對(duì)象模型可能通常是不可信的,即用戶(hù)端在移動(dòng)的終端或者直接購(gòu)買(mǎi)提供模型訪(fǎng)問(wèn)接口的不可信第三方,此種應(yīng)用情況下,攻擊者通常可以通過(guò)對(duì)模型接口進(jìn)行內(nèi)部成員自動(dòng)推斷惡意攻擊(membershipinferenceattack)、模型進(jìn)行倒推惡意攻擊(modelinversionattack)以及整個(gè)模型根據(jù)參數(shù)自動(dòng)提取惡意攻擊(modelextractionattack)等,若整個(gè)模型預(yù)測(cè)算法由中心服務(wù)器之外的不可信第三方進(jìn)行設(shè)計(jì),則其模型可以在整個(gè)模型預(yù)測(cè)算法中自動(dòng)嵌入惡意攻擊模塊,并在模型訪(fǎng)問(wèn)時(shí)自動(dòng)實(shí)施惡意攻擊,為整個(gè)模型的正式發(fā)布過(guò)程帶來(lái)更大的模型隱私安全隱患.。在本節(jié)中,我們將說(shuō)明6G將如何解決移動(dòng)人工智能應(yīng)用程序的大規(guī)模分布式機(jī)器學(xué)習(xí)的通信挑戰(zhàn)。圖三機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)內(nèi)及系統(tǒng)外推演示意圖4.3通信高效的分布式訓(xùn)練設(shè)備日益增長(zhǎng)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力,通過(guò)在本地處理數(shù)據(jù),為設(shè)備上的分布式培訓(xùn)提供了機(jī)會(huì)。然而,通過(guò)易失性無(wú)線(xiàn)信道的通信成為移動(dòng)設(shè)備上分布式訓(xùn)練的重要瓶頸。為了加強(qiáng)數(shù)據(jù)的隱私性和安全性,聯(lián)邦學(xué)習(xí)允許將訓(xùn)練數(shù)據(jù)保存在每個(gè)設(shè)備上,從而從分布式移動(dòng)設(shè)備中學(xué)習(xí)一個(gè)共享的全局模型。然而,根據(jù)每個(gè)移動(dòng)設(shè)備的本地更新模型計(jì)算,有限的帶寬成為全局模型聚合的主要瓶頸。通過(guò)利用無(wú)線(xiàn)多址信道的疊加特性,可以利用空中計(jì)算來(lái)實(shí)現(xiàn)低延遲的全局模型聚合,如圖所示。3.α這方法是通過(guò)使用聯(lián)合推理設(shè)備數(shù)量選擇(注意即最大化有限度地精確選擇每個(gè)設(shè)備的聯(lián)合數(shù)量)和通過(guò)波束聚合形成誤差設(shè)計(jì)(注意即通過(guò)最小化使用全局推理模型波束聚合后的誤差)方法來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的,以分別用于提高其在分布式推理訓(xùn)練系統(tǒng)過(guò)程設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤收斂計(jì)算速度和邏輯推理訓(xùn)練過(guò)程設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤預(yù)測(cè)計(jì)算精度。4.4可實(shí)現(xiàn)高效通信的分布式推理集中式數(shù)據(jù)處理節(jié)點(diǎn)系統(tǒng),是由一臺(tái)或多臺(tái)主要的大型計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)組成的一個(gè)數(shù)據(jù)中心式的處理系統(tǒng)節(jié)點(diǎn),數(shù)據(jù)集中處理系統(tǒng)存儲(chǔ)于這個(gè)處理系統(tǒng)中心式的處理節(jié)點(diǎn)中,并且整個(gè)系統(tǒng)的所有主要數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)集中處理單元都集中處理過(guò)并部署在這個(gè)處理系統(tǒng)中心式的處理節(jié)點(diǎn)上,系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理功能均由其集中處理。也就是說(shuō),在一個(gè)新的集中式實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,每個(gè)新的主機(jī)平臺(tái)終端或者也就是每個(gè)客戶(hù)端需要處理新的機(jī)器僅僅只是需要單獨(dú)負(fù)責(zé)所有重要數(shù)據(jù)的進(jìn)行實(shí)時(shí)處理錄入和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及其輸出,而所有重要數(shù)據(jù)的處理實(shí)時(shí)錄入存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)傳輸及其控制以及數(shù)據(jù)處理完全上都可以直接交由每個(gè)新的主機(jī)終端機(jī)器來(lái)單獨(dú)負(fù)責(zé)共同完成。集中式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)最大的主要技術(shù)特點(diǎn)就是系統(tǒng)設(shè)備部署快和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。由于這種大型集中式網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心系統(tǒng)往往基于一個(gè)大型底層服務(wù)平臺(tái)或者性能卓越的大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中心主機(jī),因此無(wú)須再費(fèi)心去反復(fù)考慮如何對(duì)一個(gè)不同服務(wù)中心節(jié)點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行多個(gè)不同服務(wù)中心節(jié)點(diǎn)的協(xié)同聯(lián)合管理部署,也就不用再費(fèi)心去反復(fù)考慮多個(gè)不同服務(wù)中心節(jié)點(diǎn)之間的復(fù)雜性和分布式服務(wù)節(jié)點(diǎn)協(xié)作管理系統(tǒng)中的問(wèn)題。智能無(wú)人駕駛技術(shù)服務(wù)將從電動(dòng)智能汽車(chē)云計(jì)算和大數(shù)據(jù)中心擴(kuò)展到移動(dòng)智能終端到可穿戴智能設(shè)備和其他智能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)備,例如自動(dòng)化和無(wú)人駕駛家用電動(dòng)汽車(chē)、無(wú)人機(jī)和自動(dòng)無(wú)人駕駛工業(yè)機(jī)器人。為了克服單個(gè)設(shè)備上嚴(yán)格的計(jì)算、帶寬、存儲(chǔ)、功率和隱私限制,越來(lái)越多的研究興趣正在通過(guò)移動(dòng)邊緣計(jì)算的鏡頭,利用云、網(wǎng)絡(luò)邊緣和終端設(shè)備中分散的計(jì)算資源。然而,由于計(jì)算設(shè)備之間的計(jì)算能力和通信帶寬的異質(zhì)性,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的操作分配給計(jì)算設(shè)備變得極具挑戰(zhàn)性。圖4演示了設(shè)備上的分布式推理過(guò)程,其中每個(gè)設(shè)備使用本地?cái)?shù)據(jù)基于映射函數(shù)局部計(jì)算中間值。中間值在由中央無(wú)線(xiàn)電接入點(diǎn)輔助的設(shè)備上進(jìn)一步洗牌。推理過(guò)程將通過(guò)收集所有所需的中間值來(lái)構(gòu)建預(yù)測(cè)結(jié)果來(lái)完成。因此,在中開(kāi)發(fā)了一種上行和下行通信策略的聯(lián)合優(yōu)化,用于跨移動(dòng)設(shè)備洗牌本地計(jì)算的中間值。隨著新的無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)的出現(xiàn),以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得更加普遍,硬件限制將在設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。一方面,隨著無(wú)線(xiàn)電通信正在向毫米波(mm波)太赫茲波段移動(dòng)時(shí),硬件組件的高成本和功耗將顯著影響收發(fā)器的架構(gòu)和算法設(shè)計(jì)。另一方面,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的存儲(chǔ)能力、能源能力和計(jì)算能力也很有限。這種資源受限的平臺(tái)需要一種通信、感知和推理的整體設(shè)計(jì)。在本節(jié)中,我們提出了一個(gè)新的6G設(shè)計(jì)范例,即硬件感知通信,并討論了三個(gè)很有前途的新設(shè)計(jì)原則。隨著新的無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)的出現(xiàn),以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得更加普遍,硬件限制將在設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。一方面,隨著無(wú)線(xiàn)電通信正在向毫米波(mm波)太赫茲波段移動(dòng)時(shí),硬件組件的高成本和功耗將顯著影響收發(fā)器的架構(gòu)和算法設(shè)計(jì)。另一方面,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的存儲(chǔ)能力、能源能力和計(jì)算能力也很有限。這種資源受限的平臺(tái)需要一種通信、感知和推理的整體設(shè)計(jì)。在本節(jié)中,我們提出了一個(gè)新的6G設(shè)計(jì)范例,即硬件感知通信,并討論了三個(gè)很有前途的新設(shè)計(jì)原則。第五章6G的硬件感知通信隨著新的無(wú)線(xiàn)電接入技術(shù)的出現(xiàn)，以及物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得更加普遍，硬件限制將在設(shè)計(jì)6G網(wǎng)絡(luò)時(shí)發(fā)揮關(guān)鍵作用。一方面，隨著無(wú)線(xiàn)電通信正在向毫米波(mm波)太赫茲波段移動(dòng)時(shí)，硬件組件的高成本和功耗將顯著影響收發(fā)器的架構(gòu)和算法設(shè)計(jì)。另一方面，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的存儲(chǔ)能力、能源能力和計(jì)算能力也很有限。這種資源受限的平臺(tái)需要一種通信、感知和推理的整體設(shè)計(jì)。在本節(jié)中，我們提出了一個(gè)新的6G設(shè)計(jì)范例，即硬件感知通信，并討論了三個(gè)很有前途的新設(shè)計(jì)原則。5.1硬件與算法的協(xié)同設(shè)計(jì)軟硬件整合設(shè)計(jì)一般都認(rèn)為是一個(gè)完整的操作系統(tǒng),軟件設(shè)計(jì)部分通常包含蘋(píng)果操作系統(tǒng)等完整的windows或嵌入式操作系統(tǒng),硬件設(shè)計(jì)部分通常包含一個(gè)新的soc,但是,我們?cè)陂_(kāi)發(fā)過(guò)程中,一般都是集中在自己的算法的軟硬件實(shí)現(xiàn),其它部分不需要修改。因此我我們說(shuō)的軟硬件設(shè)計(jì)更多是自己算法的軟硬件設(shè)計(jì)。以nvdla為例,這是個(gè)IP,嵌入到soc中。我們能探索的設(shè)計(jì)空間是nvdla的設(shè)計(jì)空間,而不是soc的設(shè)計(jì)空間,所以設(shè)計(jì)空間是分層次的。設(shè)計(jì)空間探索,也是分層次的,ip層次、soc層次。軟硬件設(shè)計(jì)空間探索,在ip層次更多的是空間大小,在soc層次是優(yōu)化結(jié)果。傳統(tǒng)上,soc的架構(gòu)探索工具,pa足夠了。ip的架構(gòu)探索實(shí)際是可以更多的忽略外部復(fù)雜的環(huán)境,提供本身的設(shè)計(jì)空間。在pa中,ip只是一個(gè)元件而已。在ip的空間探索中,外部總線(xiàn),memory性能可以作為假定,不需要真是的總線(xiàn)memory。如果把ip的架構(gòu)探索放到pa中,就把多層次問(wèn)題合并,使問(wèn)題變復(fù)雜。希望以更高的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行交流的愿望永遠(yuǎn)不會(huì)停止。要達(dá)到每秒的數(shù)據(jù)速率,不可避免地在更高的頻段運(yùn)行。需要非常大規(guī)模的天線(xiàn)陣列來(lái)克服不斷增加的路徑損耗和其他傳播現(xiàn)象,這需要各種硬件組件的支持,包括信號(hào)混合器、ADC/DAC、功率放大器等。這些組件在mmWave和太赫茲波段的高成本和功耗使得難以采用傳統(tǒng)的收發(fā)器結(jié)構(gòu),進(jìn)而會(huì)影響信號(hào)處理算法的設(shè)計(jì)。為了有效地設(shè)計(jì)這種復(fù)雜的系統(tǒng),需要硬件和算法領(lǐng)域之間的協(xié)作,即應(yīng)該提倡硬件-算法的協(xié)同設(shè)計(jì)。其目標(biāo)是開(kāi)發(fā)也對(duì)算法友好的硬件高效的收發(fā)器結(jié)構(gòu)。雖然這種硬件算法的協(xié)同設(shè)計(jì)方法已被前幾代蜂窩網(wǎng)絡(luò)部分采用,但在基于人工智能的方法的輔助下,它將在6G中發(fā)揮更重要的作用。案例研究:以mmWave混合波束形成為例,這是一種提供有效波束形成增益的成本效益高的方法。它需要少量的射頻鏈,因此可以顯著降低硬件成本和功耗。然而,現(xiàn)有的硬件結(jié)構(gòu)仍然需要大量的移相器。在mm波段的移相器仍然很昂貴,因此它們的數(shù)量需要減少。最近在中提出了一種新的硬件高效的混合結(jié)構(gòu),如圖所示。5.?它只需要少量的移相器,每個(gè)器都有一個(gè)固定的相位。因此,硬件修改僅在模擬網(wǎng)絡(luò)中,因此仍然可以應(yīng)用混合波束形成的基本設(shè)計(jì)原則。如所示,這種新結(jié)構(gòu)可以接近全數(shù)字波束形成的性能,比其他混合波束形成結(jié)構(gòu)大大減少了移相器。5.2物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的應(yīng)用程序感知通信物聯(lián)網(wǎng)對(duì)于人工智能,一直有著一個(gè)重要的任務(wù),就是數(shù)據(jù)、信息、資料的收集。物聯(lián)網(wǎng)將全球物理和化學(xué)世界以及自然界中的各種生理和化學(xué)物品連接到全球移動(dòng)生物互聯(lián)網(wǎng)，并通過(guò)各種基于信息的傳感器和電子設(shè)備交換各種生物和生理信息。生理。物與物之間的信息交互是為了幫助人們實(shí)現(xiàn)更智能的移動(dòng)生物信息驗(yàn)證和安全的生物管理，并被應(yīng)用于智能家居，智能產(chǎn)業(yè)，智能農(nóng)業(yè)，智能城市等各個(gè)領(lǐng)域。提升全球移動(dòng)信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的第三次浪潮，無(wú)疑是實(shí)現(xiàn)基于互聯(lián)網(wǎng)的移動(dòng)事物的快速興起。這也是信息時(shí)代的另一項(xiàng)重大技術(shù)變化，這種變化將繼續(xù)延續(xù)到人工智能和人工智能等移動(dòng)計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)上。如果將物聯(lián)網(wǎng)定義為Internet的擴(kuò)展，那么物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序本質(zhì)上就是與大數(shù)據(jù)，云計(jì)算和智能相結(jié)合的，因此人工智能是物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的最高級(jí)別。同時(shí)，人工智能與物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)平臺(tái)密不可分，有助于完成技術(shù)的落地和擴(kuò)展應(yīng)用。可以說(shuō)，在人工智能與世界上所有事物的移動(dòng)互連背后，世界上所有事物都需要付出努力才能實(shí)現(xiàn)人工智能。未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)與人工智能的完美有機(jī)結(jié)合，已成為未來(lái)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)技術(shù)同時(shí)快速發(fā)展的重要必然結(jié)果。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)需要通過(guò)替代人工智能技術(shù)發(fā)揮表現(xiàn)出更大的主導(dǎo)作用,以便于把未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的主要應(yīng)用領(lǐng)域邊界不斷擴(kuò)大拓展,產(chǎn)生更大的應(yīng)用價(jià)值,這也是我國(guó)產(chǎn)業(yè)界對(duì)互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的一個(gè)核心戰(zhàn)略訴求之一。物聯(lián)網(wǎng)和其他兩種人工智能之間的最大區(qū)別在于，它很可能在這個(gè)市場(chǎng)上占據(jù)真正的主導(dǎo)地位，因此人們不必對(duì)此進(jìn)行過(guò)多思考并糾纏在一起，因此他們將兩種技術(shù)結(jié)合在一起一。它主要是“社區(qū)”，它們是相輔相成的，并且彼此密切相關(guān)。只有同時(shí)投資多個(gè)應(yīng)用程序才能同時(shí)實(shí)現(xiàn)。這是因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)和其他兩種人工智能具有最大的共同點(diǎn)：最大的經(jīng)濟(jì)利益。因此，人們也開(kāi)始發(fā)明并提出一個(gè)新詞“AIOT”，該詞使用人工智能而不是物聯(lián)網(wǎng)。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展,智能移動(dòng)應(yīng)用程序?qū)?huì)蓬勃發(fā)展,其中許多都是由專(zhuān)門(mén)的低成本、低功耗的設(shè)備提供動(dòng)力的。這些設(shè)備只能處理基本的傳感和處理任務(wù),同時(shí)依賴(lài)于近邊緣服務(wù)器或遠(yuǎn)程云數(shù)據(jù)中心進(jìn)行計(jì)算密集型處理。因此,設(shè)備和服務(wù)器之間的有效通信將至關(guān)重要。物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的無(wú)線(xiàn)通信