Det næste kommunikationsparadigme anført af AI-baseret semantisk kommunikation

Shannons lov (Shannon's Law)

Dagens kommunikation har udviklet sig baseret på Shannons lov (Shannon's Law). Dette er en teori, der definerer grænserne for netværkskommunikation, og det har været forsøg på at øge den maksimale kanal kapacitet i den nedenfor beskrevne formel. Eksempler på sådanne teknologier er MIMO (Multiple Input Multiple Output). Disse teknologier er en del af bestræbelserne på at opnå en højere kanal kapacitet baseret på Shannons teori.

Shannons lov udtrykkes ved følgende formel til beregning af kanal kapacitet: $$C = B \cdot \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$ author: yoonhyunwoo

Disse repræsenterer henholdsvis Kanal Kapacitet (Channel Capacity), Båndbredde (Bandwidth) og Signal-til-støj-forhold (Signal-to-Noise Ratio). For at forklare det i en letforståelig term, er den maksimale kommunikationshastighed (C) produktet af den samlede mængde fysiske frekvensressourcer, som systemet kan bruge (B), ganget med effektiviteten (log₂(1 + S/N)) af, hvor mange bits information der kan overføres pr. 1 Hz af den ressource, afhængigt af signalkvaliteten (S/N).

Efter fremkomsten af denne lov til beregning af kanal kapacitet begyndte kommunikationsindustrien at fokusere på at øge kanal kapaciteten. Således har innovationen inden for kommunikation i cirka 70 år primært bestået i forbedringer af kanal kapaciteten.

Imidlertid er processeringsressourcerne i den nuværende æra udviklet enormt. Kommunikationen er nået til et punkt, hvor man sender rumlige vektorer i stedet for blot tekst. Der begynder at opstå begrænsninger i at opdele og pålideligt overføre alle disse data. For eksempel kan data genereret af en selvkørende bil beløbe sig til flere terabyte om dagen, og det er næsten umuligt at håndtere dette med det nuværende kommunikationsnetværk. Simpelthen at lægge flere kabler og opsætte flere antenner for at løse problemet rammer økonomiske/fysiske grænser.

Således begyndte man at undersøge et paradigme, der bevæger sig væk fra det eksisterende paradigme med præcis overførsel af alle bits og i stedet sigter mod kun at overføre konteksten ved at introducere intelligens i kommunikationen. (*Selve konceptet har eksisteret i årtier). Og dette er en ændring, der skyldes den nylige kraftfulde udvikling af intelligente modeller og behovet for kommunikation af større datamængder.

Dette kaldes Semantisk Kommunikation (Semantic Communication), da det er kommunikation, der udveksler betydning (意味).

Semantisk kommunikation (Semantic communication)

Semantisk kommunikation sigter mod at overføre den centrale betydning, dvs. konteksten, i de data, der tidligere blev overført fuldt ud.

Dette problem blev allerede rejst i Shannons og Weavers kommunikationsmodel, og de opdelte kommunikationens modenhed i tre niveauer:

1. Teknisk problem: Hvor præcist kan Symbolet overføres? (Dette er kerneområdet for min teori.)
2. Semantisk problem: Hvor præcist formidler det overførte Symbol den ønskede 'betydning'?
3. Effektivitetsproblem: Hvor effektivt påvirker den overførte betydning modtagerens handlinger?

Udviklingen inden for kommunikation har hidtil næsten løst det tekniske problem, og opgaven er nu at adressere de semantiske og effektivitetsproblemer.

Forskellen mellem modenhedsniveau 1 og niveau 2 og 3 (semantisk kommunikation) illustreres typisk ved eksemplet med et hus i brand.

Et hus brænder.

I det nuværende kommunikationsparadigme bliver denne scene omdannet til data bit for bit og overført som et billede.

I semantisk kommunikation overføres kun den centrale 'betydning', såsom "Brand opstået, øjeblikkelig udrykning nødvendig", i stedet for at sende alle data som "sort røg kommer ud af vinduet, og flammer er synlige". Formålet er at udelade unødvendig information og få modtageren til at foretage en specifik handling (udrykning).

Hvis kommunikationen er mellem endepunkter, der har samme videnbase inden for kategorien brandvæsen, kan dette reducere mængden af overførte data, der er nødvendig for at forstå situationen, markant.

Kerne-enkoder/dekoder-logikken for denne semantiske kommunikation er et kommunikationsparadigme, men det opererer oven på applikationslaget. På sendersiden konverterer den semantiske enkoder de givne data til semantiske data, og på modtagersiden behandler den semantiske dekoder disse data til en form, som back-end-kilden kan bruge. Begge vil have form af en inferensmodel med samme videnbase, hvilket muliggør kommunikation, der udveksler semantikken uden at overføre enorme datamængder.

Dette er naturligvis sikret af fuldstændigheden af det eksisterende kommunikationsparadigme. For det første skal Symbolet kunne overføres præcist teknisk set, og dette modenhedsniveau er allerede opnået. Nu er hovedopgaven, hvor godt det overførte Symbol formidler og tolker informationens semantik, og forskningen er lige begyndt.

Imidlertid er der en stor sandsynlighed for, at der opstår problemer med et kommunikationssystem baseret på denne semantiske kontekst, i modsætning til det eksisterende syntaktiske kommunikationssystem, fordi det er afhængigt af AI og lignende for pålidelighed (reliability). Selvom de har den samme Knowledge Based, kan forskellige fortolkninger opstå fra modellens "black box"-område.

Efterskrift

Det siges, at 6G (6. generation) mobilkommunikation vil anvende denne semantiske kommunikation og blive et intelligent internet system. Der er dog et spørgsmålstegn ved, hvorfor et paradigme, der opererer oven på applikationslaget, bliver et forskningsemne for mobiloperatører. Min intuition er, at mobiloperatører har rollen som at sikre modenhedsniveau 1, hvor symboler og bits overføres præcist teknisk set, og at tidspunktet, hvor semantisk kommunikation opererer, allerede er applikationsprogrammets domæne.

På den anden side er der også tvivl om, hvorvidt dette vil være et nyt paradigme inden for kommunikationsteknologi, hvor pålidelighed skal være en grundlæggende værdi. Jeg har også denne tvivl og indtager personligt en lidt negativ holdning.

Grunden til, at jeg alligevel skriver denne artikel, er, at det næste paradigme inden for mobilkommunikation udspiller sig på en ret spændende måde. Indførelsen af satellit-internet for at udvide kanal kapaciteten er en de facto kendsgerning med fremkomsten af Project Kuiper, Starlink osv., og forsøget på at overvinde de begrænsninger, der er underlagt Shannons lov, på en ny måde, var ret fascinerende.

Da der ikke er noget indhold om GO, afsluttes det med gopher.