من الراديو المعرفي إلى الذكاء الاصطناعي ، اشرح عملية تطوير تكنولوجيا إدارة الطيف الديناميكي بالتفصيل

المصدر ： PTTCN.NET

مع التطور السريع لتكنولوجيا الراديو ، لم تعد موارد التردد المحدودة تلبية الطلب المتزايد باستمرار لاستخدام التردد. من أجل تحسين كفاءة استخدام موارد التردد ، حصلت الإدارة الشاملة لموارد التردد على اهتمام واسع النطاق. في عملية التطور من الإدارة الثابتة التقليدية إلى الإدارة الديناميكية ، تطورت تقنيات جديدة مثل الراديو المعرفي وتحديد المواقع TDOA بسرعة. ومع ذلك ، فإن تقنية الذكاء الاصطناعي الأكثر حافة سوف تكمل التحويل من البيانات إلى القرار بشكل أكثر كفاءة واستكمال المهام الشاملة بشكل أكثر ذكاء.



الراديو المعرفي

حل مشكلة استخدام الطيف

تعد مشاركة الطيف الديناميكي موضوعًا مهمًا في البحث عن الشبكات اللاسلكية المعرفية ، والتي تهدف إلى تحسين استخدام الطيف اللاسلكي.

في الوقت الحاضر ، تستخدم الشبكات اللاسلكية عمومًا طرق تخصيص الطيف الثابتة ، وتعمل جميع المحطات اللاسلكية تقريبًا بموجب الطيف المخصص من بعض منظمات إدارة الطيف (مثل الاتحاد الدولي للاتصالات ومنظمات إدارة الطيف في مختلف البلدان). أظهرت الدراسات أنه بهذه الطريقة ، لا يتم استخدام معظم الطيف المخصص في كثير من الأحيان في العديد من المناطق ، ويتراوح معدل استخدامه من 15 ٪ إلى 85 ٪. تعد مشاركة الطيف الديناميكي موضوعًا مهمًا في البحث عن الشبكات اللاسلكية المعرفية ، والذي يهدف إلى تحسين كفاءة استخدام موارد الطيف اللاسلكي. مدفوعًا بالفرصة ، يسمح الراديو المعرفي المحطات اللاسلكية بإدراك أي موارد طيف مجانية وتحديدها واستخدامها. بمجرد ظهور مستخدم معتمد على شريحة الطيف المستخدمة ، ستتخلى المحطة اللاسلكية بنشاط عن الطيف المقابل والتبديل إلى طيف آخر متاح.

من أجل حل مشكلة الاستخدام الديناميكي الطيف ، تطورت تقنية الراديو المعرفية بسرعة في السنوات الأخيرة. يشمل بحث الإذاعة المعرفية بشكل أساسي ما يلي: الجيل التالي من مشروع الاتصالات اللاسلكية (XG) الممولة من وكالة مشاريع الأبحاث المتقدمة للدفاع الأمريكي (DARPA) ، ومشروع مؤسسة علوم طبيعية وطنية لمختبر Winlab بجامعة روتجرز في الولايات المتحدة حول التكنولوجيا اللاسلكية المعرفية. الأبحاث حول تكنولوجيا الترددات الراديوية التكيفية في المركز الظاهري لتكنولوجيا الاتصالات المتنقلة في المملكة المتحدة ، والسيارة ، والزيادة ، والثقة التي تمولها جمعية الاتصالات الأوروبية ، والتعاون وتكنولوجيا تصميم الطبقات في نظام الراديو المعرفي في الخطة الوطنية "863" ، واكتشاف الإشارات المكانية وتحليلها ، وضمان ضمان جودة الخدمة ، وما إلى ذلك.

الراديو المعرفي هو تقنية راديو يمكن أن تغير معلمات جهاز الإرسال وفقًا للتغييرات في البيئة. يمكنه استخدام نطاق التردد هذا عندما لا يكون هناك مستخدم لاستخدام نطاق التردد المعتمد ، مما يحسن بشكل كبير معدل استخدام الطيف ويعوض أوجه القصور في تخصيص الطيف الثابت. إنها تقنية رئيسية لشبكة الجيل القادم. من وجهة نظر فنية ، يمكن للراديو المعرفي تغيير معلمات المرسل وفقًا للتغيرات البيئية. يتم استخدامه لإدارة الطيف التكيفي وتطوير هوائيات الأطراف الفرعية والأجهزة الاستقبال والمستقبلات ، والتعديل التكيفي وتقنية الموجة ، وما إلى ذلك. هو مفتاح الاستخدام الديناميكي للطيف في شبكات الجيل التالي. يمكن للراديو المعرفي استخدام نطاق التردد هذا عندما لا يكون هناك مستخدم يستخدم نطاق التردد المعتمد ، مما يحسن إلى حد كبير معدل استخدام الطيف ويعوض أوجه القصور في تخصيص الطيف الثابت.

الراديو المعرفي له قدرتان رئيسيتان. واحد هو القدرة المعرفية. القدرة المعرفية هي القدرة على الحصول على معلومات إدراكية من البيئة. استخدم تقنيات معقدة للحصول على المتغيرات المكانية الفورية للبيئة وتجنب التداخل للمستخدمين الآخرين. والآخر هو القدرة على إعادة التعيين. تتصور القدرة المعرفية الطيف ، وتتيح قدرة إعادة تعيين للراديو تكوين معلمات الأجهزة ديناميكيًا حتى يتمكن من إرسالها وتلقيها على ترددات مختلفة ، ويمكنها أيضًا استخدام وصول ناقل حركة مختلف مدعوم بأجهزة الأجهزة. لذلك ، يمكن للراديو المعرفي تحقيق وظائف متعددة في إدارة الطيف الديناميكي. الأول هو استشعار الطيف ، والذي يحدد الطيف المتاح ، ويكتشف ما إذا كان هناك مستخدمون معتمدون عندما يعمل المستخدم على نطاق تردد معتمد. والثاني هو إدارة الطيف ، والتي تختار أفضل قناة متاحة للاستخدام. والثالث هو مشاركة الطيف ، والتي تقوم بضبط الوصول إلى القناة مع المستخدمين الآخرين ويوفر للمستخدمين ترتيبات الطيف المناسبة. أخيرًا ، هناك حركة طيف. بعد اكتشاف القناة المكانية والزمانية للمستخدم المعتمدة ، ستنحرف إلى نطاقات تردد أخرى.

إن عيب تقنية الراديو المعرفية هو أنه يزيد بشكل كبير من تعقيد النظام ، ولا يمكن ضمان جودة الاتصال بالكامل. لذلك ، يتم اقتراح نظام جديد على المستوى الدولي ، وهو نظام إدارة التفويض الديناميكي. وبعبارة أخرى ، يُسمح لشركات مثل الراديو والتلفزيون بتأجير طيف مجاني للمستخدمين في النقاط الساخنة. الممثلون الرئيسيون لحدود الأبحاث الدولية هم LSA من الاتحاد الأوروبي و Wwwifi الفائقة للولايات المتحدة. على الرغم من أن الراديو المعرفي يحل جزئيًا مشكلة إدارة الطيف الديناميكي لنطاق تردد معين من منظور مستخدمي الراديو ، إلا أنه لا يزال هناك نقص في حلول فعالة للإدارة الديناميكية للطيف بأكمله بواسطة وكالات تنظيمية للراديو. في عملية التحليل الفني لإدارة طيف الراديو ، غالبًا ما يكون من الضروري تحديد الإشارات الرئيسية والإشارات غير الطبيعية. في حالة أنواع الإشارات المتعددة ومحطات الإرسال المتعددة في نطاق التردد ، ستتداخل إشارات متعددة في نفس نطاق التردد ، مما يجلب تحديات ضخمة لإدارة الطيف. يمكن أن يحدد استشعار الطيف في تكنولوجيا الراديو المعرفية بسرعة الطيف المجاني وإنشاء تجمع طيف مجاني ، لكنه لا يمكنه حل مشكلة تخصيص الطيف الديناميكي لموقف الطيف الراديوي المتغير باستمرار. لا تحتاج الإدارة الديناميكية Spectrum إلى حل ليس فقط الإدراك الديناميكي لبيئة الطيف ، ولكن أيضًا عن كثب التكامل مع اتخاذ القرارات المستقلة لتحقيق الإدارة الديناميكية. قد يؤدي صعود الذكاء الاصطناعي إلى فرص التنمية لإدارة الطيف الديناميكي.





تسويق الذكاء الاصطناعي

تحقيق تطور سريع

مع تطوير التكنولوجيا ، تم تطبيق الذكاء الاصطناعي في التجارة الإلكترونية والتمويل والعلاج الطبي.

تم اقتراح مصطلح الذكاء الاصطناعي لأول مرة من قبل العالم المعرفي جون مكارثي في ​​أبحاثه. إن تفسيره للذكاء الاصطناعي هو تكهنات بهذا البحث ، أي أي سلوك تعليمي أو غيره من الخصائص الفكرية يمكن وصفه بدقة من حيث المبدأ ، بحيث يمكن تصنيعه. إنشاء آلة لمحاكاة ذلك. مع تطوير التكنولوجيا ، تم تطبيق الذكاء الاصطناعي في التجارة الإلكترونية والتمويل والعلاج الطبي. في الوقت نفسه ، غالبًا ما يتم ذكر التعلم الآلي والتعلم العميق مع الذكاء الاصطناعي. التعلم الآلي هو نهج أو مجموعة فرعية من الذكاء الاصطناعي الذي يؤكد على التعلم بدلاً من برامج الكمبيوتر. يستخدم الجهاز خوارزميات معقدة لتحليل كميات كبيرة من البيانات ، وتحديد الأنماط في البيانات ، وإعداد التنبؤات. التعلم العميق هو مجموعة فرعية من التعلم الآلي ، والذي يستخدم كمية كبيرة من البيانات وقوة الحوسبة لمحاكاة الشبكات العصبية العميقة. ترتبط هذه المفاهيم الثلاثة ارتباطًا وثيقًا ، لكن كل منها له تركيزه الخاص.

تم اقتراح الذكاء الاصطناعي رسميًا في مؤتمر دارتموث في عام 1956 ودخلت فترة من التطور السريع في عام 2006. مع تقدم خوارزميات التعلم العميق في التعرف على الكلام والتعرف على الصور ، حقق تسويق الذكاء الاصطناعي تطورًا سريعًا. في عام 2016 ، هزم ألفاغو لي شيشي ، وحصل الذكاء الاصطناعي على اهتمام غير مسبوق في العالم. تم إطلاق منتجات وخدمات الذكاء الاصطناعي بشكل مستمر ، مثل Amazon Echo Smart Speaks واستخدام Facebook للذكاء الاصطناعي لتحسين تجربة المستخدم ، والتي تم الاعتراف بها على نطاق واسع من قبل السوق. BAT هو أيضا نشطة مشاريع الذكاء الاصطناعي.

فيما يتعلق بالمساعدة السياسية ، تدعم الحكومة بقوة صناعة الذكاء الاصطناعي. ذكرت "خطة تنمية الذكاء الاصطناعي الجديد" التي صدرت في يوليو من هذا العام أنه بحلول عام 2020 ، سيتم مزامنة تقنية وتطبيق الذكاء الاصطناعي الإجمالي في البلاد مع المستوى المتقدم في العالم ؛ بحلول عام 2025 ، ستحقق بلدي اختراق كبير في النظرية الأساسية للذكاء الاصطناعي ، وستصل بعض التقنيات والتطبيقات إلى المستوى الرائد في العالم ؛ بحلول عام 2030 ، ستصل نظرية الذكاء الاصطناعي والتكنولوجيا والتطبيق في بلدي عمومًا إلى المستوى الرائد في العالم وتصبح مركز الابتكار الاصطناعي الرئيسي في العالم.

يهدف "الذكاء الاصطناعي للبشرية العالمية القمة" التي عقدت في جنيف في الفترة من 7 إلى 9 يونيو 2017 إلى تسريع تطور وتحديات الذكاء الاصطناعي (AI) لمعالجة الفقر والجوع والتعليم والمساواة وحماية البيئة والتحديات العالمية الأخرى. نظرًا لأن وكالة الأمم المتحدة المتخصصة المسؤولة عن تكنولوجيا المعلومات والاتصالات ، تهدف الاتحاد الدولي للاتصالات إلى توجيه الابتكار المستمر للذكاء الاصطناعي من أجل تحقيق أخيرًا هدف التنمية المستدامة للأمم المتحدة. المنصة من أجل التوصل إلى توافق في الآراء بشأن قدرات تقنيات الذكاء الاصطناعي الناشئة. "

"في العديد من المسابقات العامة التي تنظمها لنا ، يمكننا أن نرى أن الفرق المختلفة تستخدم الذكاء الاصطناعي كأداة أساسية في العديد من المجالات ، من إنشاء تجربة تعليمية شخصية للأطفال التنزانيين الذين لا يستطيعون الحصول على تعليم رسمي ، لتمكين المستهلكين لاستخدام المعدات الطبية الثلاث على السطح. قال ماركوس تشينجلز ، الرئيس التنفيذي لشركة X Bize Foundation (CEPRISE) ، "نحن ندرك أنه مع التقدم المتسارع والتعميم للذكاء الاصطناعي ، يواجه جيل جديد من حل المشكلات فرصًا كبيرة عند التعامل مع التحديات العالمية". هذا الحدث هو الاجتماع الأول لسلسلة من الأحداث المتعلقة بالمؤتمر السنوي للذكاء الاصطناعي. ، شارك المجتمع المدني وممثلو مجتمع أبحاث الذكاء الاصطناعي لمناقشة أحدث تطور للذكاء الاصطناعي وتأثيره على قضايا التنظيمية والأخلاقية والأمن والخصوصية.





الذكاء الاصطناعي على

نموذج جديد لإدارة الطيف

من أجل حل مشكلة نقص موارد الطيف الكهرومغناطيسي ، ستركز الذكاء الاصطناعي على اتخاذ القرارات الذكية.

تحدث البروفيسور وو تشيهوي ، خبير أبحاث الطيف في "قمة تطوير شبكة المستقبل العالمية لعام 2017" ، وقال إن اتخاذ القرارات التقليدية للطيف هو طريقة مصطنعة ، وذلك أساسًا لأن السيناريو بسيط نسبيًا وقد لا يتطلب اتخاذ القرارات ، أو حتى مجرد تنبؤ. ولكن الآن يتم تنفيذ حرب الطيف في بيئة طيف كهرومغناطيسي معقدة ، ويعكس التعقيد بشكل أساسي في التنوع والتكثيف والديناميات العالية والمواجهة العالية. ندرس اتخاذ القرارات الذكية الطيف أو صنع القرار الطيف المستقل. من وجهة نظر قتالية ، فإنه يحل بشكل أساسي التخطيط السريع قبل الحرب ، والتنسيق الذاتي في زمن الحرب ، والمواجهة مع العدو. استخدم بشكل أساسي طريقة صنع القرار الذكية لـ Man-Machine Hybrid لإجراء القرار المسبق واتخاذ القرارات المؤقتة.

مدفوعًا بالإنترنت المحمول ، وإنترنت الأشياء ، وشبكة المعلومات المتكاملة للمساحة والأرض ، ستتطور الشبكات اللاسلكية المستقبلية في اتجاه السرعة العالية ، والمزيد من الوصول ، والتغطية الأوسع ، والتي ستشكل المزيد من التحديات لموارد الطيف. من أجل مواجهة هذه التحديات الثلاثة ، نحتاج إلى تنفيذ ثلاثة تغييرات في الطيف ، كما تعكس هذه التغييرات الثلاثة الإنترنت +والذكاء الاصطناعي +، وتحول الطيف.

من أجل حل مشكلة نقص موارد الطيف الكهرومغناطيسي وتعزيز تحويل موارد الطيف من ثابت حصري إلى المشاركة الديناميكية ، ستركز الذكاء الاصطناعي على اتخاذ القرارات الذكية ، وتعزيز الانتقال من المراقبة المعزولة إلى مراقبة الشبكة وتحليلها ، وفي نفس الوقت ، سيتم استخدام الذكاء الاصطناعي في البيئات الكهربائية المعقدة. تغييرات اتخاذ القرارات على اتخاذ القرارات ذاتية الحكم. نظام التعلم الآلي الطيف الراديوي هو تطبيق فني للذكاء الاصطناعي في إدارة الترددات الراديوية.

يتكون نظام التعلم الآلي الطيف الراديوي الذي تموله وكالة المشاريع البحثي المتقدمة للدفاع (DARPA) من أربعة مكونات تقنية رئيسية:

1. تعلم الميزة: حدد الإشارات من بيانات الإشارة وتصنيفها وفقًا لإعدادات المستخدم.

2. المراقبة الذكية: التركيز بذكاء على نطاقات التردد الرئيسية أو نقاط التردد في الطيف من البيانات الضخمة التي تم جمعها في الوقت الحقيقي. توقع وتكيف مع نطاق تردد المراقبة المفتاح المقابل أو نقطة التردد وفقًا للقواعد التي حددها المستخدم.

3. الإدراك التلقائي والتعرف عليه: ضبط إعدادات المراقبة تلقائيًا وفقًا لاحتياجات مهمة المستخدم.

4. تخليق الإشارة: رقمنة وتوليف الإشارة وفقًا لاحتياجات المستخدم وتحسين جودة الإشارة المترتبة.

في عملية التحليل الفني لإدارة طيف الراديو ، غالبًا ما يكون من الضروري تحديد الإشارات الرئيسية والإشارات غير الطبيعية. هذا يعتمد عادة على تجربة مراقبة المرافق والمهندسين. في حالة حالات الطوارئ مثل البث السوداء ومحطات قاعدة الزائفة ، غالبًا ما يكون هناك حاجة إلى الكثير من القوى العاملة. تفتيش الوقت وتحديد المواقع. بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تحسين كفاءة استخدام التردد ، تأمل وزارة الإدارة في تحسين تكنولوجيا مشاركة نطاق التردد والتنبؤ باستخدام نطاق التردد بحيث يمكن إجراء إعادة استخدام التردد دون التسبب في تداخل.

صحيح أن تطبيق الذكاء الاصطناعي في إدارة الراديو يواجه أيضًا العديد من التحديات. على سبيل المثال ، فإن أساس التطبيق للذكاء الاصطناعي في إدارة الطيف الديناميكي هو البيانات الكبيرة. البيانات المطلوبة ليست كبيرة فحسب ، بل هي أيضًا معقدة. بيانات مراقبة الراديو ، وبيانات التردد ، وبيانات المحطة لها تركيزها الخاص ولكنها لا تنفصل. من ناحية أخرى ، إذا كان التعلم العميق يحقق اتخاذ القرارات المستقلة ، فإن هناك حاجة إلى مجموعة من قواعد البحث والحكم الصارمة ، ويتم إجراء تقييم قابل للقياس الكمي لطيف التردد. أشارت "الخطة الوطنية لإدارة الراديو (2016-2020)": خلال فترة "الخطة الخمسية الثالثة عشرة" ، تتمثل المهمة الأساسية في ابتكار إدارة الطيف ، وإنشاء نظام التقييم العلمي والمعقول استخدام الطيف واستعادة التردد ، وتشكيل نظام إداري للموافقة وإدارة التكوين الموجهة إلى السوق. لذلك ، من ناحية ، نضع أساسًا متينًا ، ومن ناحية أخرى ، يجب أن نتبع عن كثب اتجاه تطوير التكنولوجيا التطلعية ، ونستخدم تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي لخدمة الإدارة الديناميكية للطيف وخدمة إدارة الراديو في ظل الوضع الجديد.