Næste Kommunikationsparadigme Anført af AI-baseret Semantisk Kommunikation

Shannons lov

Dagens kommunikation har udviklet sig baseret på Shannons lov (Shannon's Law). Denne lov er en teori, der definerer grænserne for netværkskommunikation, og det har været forsøg på at øge den maksimale kanal kapacitet i den nedenfor nævnte formel. Eksempler herpå er teknologier som MIMO (Multiple Input Multiple Output). Disse teknologier er en del af indsatsen for at opnå 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 Channel Capacity (Kanal kapacitet), Bandwidth (Båndbredde) og Signal-to-Noise Ratio (Signal-støjforhold). For at forklare det i en mere forståelig form, er den maksimale kommunikationshastighed (C) produktet af den samlede mængde fysiske frekvensressourcer (B), som systemet kan bruge, og **effektiviteten ( $\log_{2}(1 + S/N)$ afe9fa2bfe0934a415fbc

Efter fremkomsten af denne lov til beregning af kanal kapacitet begyndte kommunikationsindustrien at fokusere på at øge kanal kapaciteten. Således er de fleste innovationer inden for kommunikation i de sidste cirka 70 år sket gennem forbedring af kanal kapaciteten.

Men i dag er processeringsressourcerne udviklet enormt. Kommunikationen er nået til et punkt, hvor man sender rumlige vektorer i stedet for kun tekst. Der er begyndt at opstå begrænsninger i at opdele og overføre alle disse data på en pålidelig måde. For eksempel kan data genereret af en selvkørende bil nå op på flere Terabyte om dagen, og det er næsten umuligt at håndtere dette med det nuværende kommunikationsnetværk. Det er økonomisk/fysisk begrænset at løse dette ved blot at installere flere kabler og opsætte flere antenner.

Således er man begyndt at forske i et nyt paradigme, der sigter mod kun at overføre konteksten ved at introducere intelligens i kommunikationen, i stedet for det eksisterende paradigme med at overføre alle Bit nøjagtigt. (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 mening.

Semantisk kommunikation (Semantic communication)

Hvor traditionel kommunikation overførte hele Data, sigter Semantisk kommunikation nu mod kun at overføre den kerne betydning, det vil sige konteksten, der ligger i Data.

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

Teknisk problem: Hvor præcist kan Symbolet overføres? (Dette er kerneområdet for deres teori.)
Semantisk problem: Hvor præcist overfører det transmitterede Symbol den ønskede 'mening'?
Effektivitetsproblem: Hvor effektivt påvirker den overførte mening modtagerens handlinger?

Udviklingen af kommunikation har indtil nu næsten løst det tekniske problem, og nu udføres opgaven med at oversætte det semantiske og effektivitetsproblem.

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

Et hus er i brand.

I det nuværende kommunikationsparadigme Dataificeres denne scene omhyggeligt, og den sendes som et foto.

I Semantisk kommunikation overføres ikke alle Data som "sort røg kommer ud af vinduet, og flammer er synlige", men kun den centrale 'mening': "Brand er opstået, øjeblikkelig udrykning er nødvendig". Dette har til formål at udelade unødvendig information og få modtageren til at udføre en specifik handling (udrykning).

Hvis kommunikationen mellem endepunkterne har samme vidensbase inden for kategorien brandslukning, kan dette reducere mængden af transmitterede Data, der er nødvendige for at forstå situationen, drastisk.

Kerne-Encoding/Decoding-logikken i denne Semantiske kommunikation er et kommunikationsparadigme, men det opererer på Application Layer. På sendersiden konverterer Semantisk Encoder de givne Data til semantiske Data, og på modtagersiden behandler Semantisk Decoder disse til et format, som den bagvedliggende kilde kan bruge. Begge vil være i form af en Inferencesmodel eller lignende, der har den samme vidensbase, hvilket muliggør kommunikation, der udveksler Semantikken uden at overføre enorme datamængder.

Dette sikres naturligvis oven på det eksisterende kommunikationsparadigmes fuldkommenhed. Først skal Symbolet kunne overføres præcist teknisk set, og dette modenhedsniveau er allerede opnået. Nu er den primære opgave, hvor godt det transmitterede Symbol overfører og fortolker informationens Semantik, og forskningen er kun lige begyndt.

Imidlertid er der en meget stor sandsynlighed for, at der opstår problemer, fordi et kommunikationssystem baseret på en sådan semantisk kontekst, i modsætning til det eksisterende syntaktiske kommunikationssystem, er afhængig af AI eller lignende for pålidelighed (reliability). Selvom de har den samme Knowledge Base, kan der opstå forskellige fortolkninger i Modellens Black Box-område.

Efterskrift

Det forventes, at Semantisk kommunikation vil blive anvendt i 6G (6. generation) mobilkommunikation, hvilket vil resultere i et intelligent Internet-system. Der er dog spørgsmålstegn ved, hvorfor et paradigme, der opererer på Application Layer, bliver et forskningsprojekt for mobiloperatører. Min intuition er, at mobiloperatører har rollen som at garantere modenhedsniveau 1, hvor Symbolet og Bitten overføres teknisk præcist, og det tidspunkt, hvor Semantisk kommunikation opererer, er allerede Application Program-området.

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

Ikke desto mindre skriver jeg denne artikel, fordi jeg mener, at mobilkommunikationens næste paradigme udfolder sig på en ret interessant måde. Indførelsen af satellitinternet for at udvide kanal kapaciteten er faktisk et faktum med fremkomsten af Project Kuiper, Starlink osv., og forsøget på at gennembryde grænserne, der var bundet af Shannons lov, på en ny måde var ret fascinerende.