為什么2G/3G和AI擦不出火花？他們用這篇論文告訴你答案

蕭簫 2021-05-14 00:00:50 來源：量子位

蕭簫 發自 凹非寺
量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

都說5G和AI密不可分，但究竟是為什么？

難道2G、3G和4G不配嗎？

直到讀了這篇題為《通信人工智能的下一個十年》的論文，我才意識到，原來移動通信和人工智能的交叉領域通信人工智能，確實沒那么簡單。

之所以5G與AI能擦出不一樣的火花，不僅與移動通信自身的性質有關，還與人工智能的發展方向有關。

對于論文內容，亞信科技CTO、高級副總裁歐陽曄博士和清華大學張亞勤院士親自做了講解。

一起來看看。

為什么是5G+AI？

在回答這個問題之前，首先要了解通信人工智能的發展階段。

畢竟，移動通信和人工智能，并不是從一開始就“緊密聯系”的。

歐陽曄博士介紹說，從目前來看，通信人工智能一共經歷了三個階段。

第一個關鍵轉折點，發生在1999年。

這一年，3GPP作為全球的通信行業和技術標準委員會，第一次將無線通信算法、模型寫到了3GPP的2G/3G場景規范中。

當時的算法和模型，雖然還不叫人工智能，多數叫做“基于數據的網絡仿真”、“基于數據分析/機器學習的網絡仿真”等技術，但它確實是通信人工智能的萌芽。

在這之后，移動通信經過了2G和3G，一直到2008年來到4G商用階段。

第二階段，是2008年~2018年。

這段時間，3GPP在3G/4G標準中定義了一個關鍵字SON （Self-organizing network，自組織網絡），有自組織、自優化、自治愈的特性。

隨著SON的提出，通信行業的廠商和通信運營商，開始逐漸認識到機器學習和人工智能對于網絡的助益。

理論建立了起來，然而機器學習和人工智能，在這段時間里卻一直沒有長足發展。

這與2G、3G和4G自身的特性有關。

其一，雖然3GPP第一次將機器學習和人工智能定義到3G和4G的網絡生態體系中，但它卻并非一個“必選品”，其作用僅僅相當于一個電腦附件。

其二，在當時知名度較高的AMDOCS、Verizon和AT&T等軟件公司，雖然都有意發展SON，但卻忽視了一個事實——

2G和3G的網絡體系生態，包括軟硬件、接口、流程、信令等，都不是從智能化的理念來設計的，因此人工智能對它們的加成意義不大，“就像打了一針疫苗卻沒有引起身體反應一樣。”

△亞信科技歐陽曄博士

這也是為什么，在2G、3G乃至于4G的發展期間，人工智能和移動通信并沒有出現強相關的現象。

隨后，5G到來，通信人工智能真正進入第三階段。

2017年12月，3GPP第一次定義了通信人工智能的網元 （Network Data Analytic Function），讓人工智能真正變成了移動通信的核心功能。

但，為什么5G和AI的相性度會這么高呢？

張亞勤院士表示，主要原因有兩點。

其一，5G網絡本身相當復雜。

3G、4G的網絡設計，直接就融入了一些AI模型也會用到的算法，如BS算法、生成算法、多目標優化等，用于負載均衡、網絡質量、容量優化等應用中，但不需要再進行進一步融合。

然而，不論是從接入側、核心網，還是從傳輸、終端、應用這些層面來說，5G的網絡生態都要復雜得多。

在這種時候，5G的網絡模型，已經無法用精確的數學模型表示，這個時候用上AI模型，反而能在傳輸和運營等層面上提供新的思路。

其二，5G通信產生的數據量非常巨大。

而AI的特性之一，剛好是能處理大量數據。

利用深度學習算法，就能讓通信網在協議層真正地融合，也能更高效地使用計算機領域的算法、和互聯網中的技術，來讓移動通信變得更高效。

△清華大學張亞勤院士

除此之外，張亞勤院士認為，5G與AI融合所面臨的最大挑戰，是要看它的核心應用在什么地方：

看視頻更快、圖片傳輸效率更高、VR/AR等等，可能都不是它最核心的應用。更大的應用，可能還是在工業場景，例如無人駕駛、邊緣計算、低能耗等場景上。

如何用新的網絡設施、最低能耗的方式、最有效的路徑完成任務，是一個很大的挑戰，但也是未來的機遇。

通信人工智能，到哪一步了？

那么，處在“第三階段”的通信人工智能，現在發展到哪個階段了？

歐陽曄博士表示，從下面這張表來看，目前通信人工智能處于L1和L2階段之間。

簡單來說，目前行業實現了通信生態系統中部分自治的能力，也就是通過人工智能、自動化技術，來實現生態系統中某一部分自治的能力。

而且，這個能力并不是百分百閉環的。

也就是說，目前我們正處在L1.5的階段上。

以通信網絡為例，目前3GPP在核心網絡的交換機中已經定義了NWDAF功能，它可以幫助網絡路由更智能地進行判斷和選擇，也可以進行更準確的分析。

也就是說，在網絡的各個節點上、或者網絡的某些關鍵組件和部件上，實現了一些智能化的功能。

而理想的階段，則是達到完全網絡自治管理。

也就是說，電信運營商的NOC（Network Operation Center）不再需要有人來進行網絡運維和運營，AI能取代、或是高度取代原來的網絡工程師和IT工程師。

簡而言之，運營和運維這張網絡的IT系統中的所有人工成分，都可以被AI取代。

達成這樣的目標，至少還需要多長時間？

通信人工智能的下一個十年

對于通信人工智能未來的發展，歐陽曄博士同樣進行了預測：

2023年能實現L2，但真正想要往L4以及L5發展，估計要到2027年以后。

具體來說，歐陽曄認為，2023年能初步建成網絡智能化，也就是網絡人工智能的網元。

而從2023~2027年這4年間，移動網絡基礎設施將從L2、L3往L4演進。

2027年左右，第六代移動通信將會出現。

歐陽曄博士表示：

這一階段，將決定人工智能是否會在6G中繼續扮演重要角色，還是逐漸就在5G的嘗試中失敗了。

這個過程，是通信網絡本身的演進。

這篇論文，由亞信科技、Verizon（美國威瑞森電信）、AT&T（美國電話電報公司）、中國移動、中國電信、斯蒂文斯理工學院和清華大學的研究人員共同撰寫。

目前，論文已在中國科技核心期刊《電信科學》上發表，中文預覽版已在ArXiv平臺發布。

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《通信人工智能的下一個十年》ArXiv論文地址：
https://arxiv.org/abs/2101.09163