El Próximo Paradigma de la Comunicación Impulsado por la Comunicación Semántica Basada en AI

Ley de Shannon

La comunicación actual se ha desarrollado basándose en la Ley de Shannon (Shannon's Law). Esta es una teoría que determina los límites de la comunicación en red, y los intentos se han centrado en elevar el máximo de la capacidad del canal de la fórmula que se detallará más adelante. Por ejemplo, existen tecnologías como MIMO (Multiple Input Multiple Output). Estas tecnologías son parte de los esfuerzos para obtener una mayor capacidad de canal, basándose en la teoría de Shannon.

La Ley de Shannon se expresa mediante la siguiente fórmula para calcular la capacidad del canal: $$C = B \cdot \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$ author: yoonhyunwoo

Estos términos representan, respectivamente, la Capacidad del Canal (Channel Capacity), el Ancho de Banda (Bandwidth) y la Relación Señal-Ruido (Signal-to-Noise Ratio). Explicándolo de manera sencilla, la Velocidad Máxima de Comunicación (C) es el resultado de multiplicar la cantidad total de recursos de frecuencia física que el sistema puede utilizar (B) por la **Eficiencia ( $\log_{2}(1 + S/N)$ 50e45f92ab02a6e49994c

Una vez que surgió esta ley para calcular la capacidad del canal, la industria de las telecomunicaciones comenzó a esforzarse por aumentarla. De esta manera, durante aproximadamente 70 años, la mayor parte de la innovación en telecomunicaciones se ha centrado en la mejora de la capacidad del canal.

Sin embargo, en la era actual, los recursos de procesamiento han evolucionado enormemente. La comunicación ha pasado de enviar texto a enviar vectores espaciales. Para transmitir todos estos datos de manera fiable, dividiéndolos, han comenzado a surgir limitaciones. Por ejemplo, los datos generados por un automóvil autónomo pueden ascender a varios terabytes al día, y es casi imposible que la red de comunicación actual pueda soportarlo. Simplemente tender más cables y colocar más antenas llega a un límite económico/físico para resolver el problema.

Así, se ha comenzado a investigar un paradigma que se aparta del enfoque tradicional de transmitir con precisión todos los bits, introduciendo inteligencia en la comunicación para buscar únicamente la transmisión del contexto. (El concepto en sí existe desde hace décadas). Y esto es un cambio impulsado por el potente desarrollo reciente de los modelos de inteligencia y la necesidad de comunicar datos aún más masivos.

Esto se denomina Comunicación Semántica (Semantic Communication), ya que es una comunicación que intercambia significado (意味).

Comunicación Semántica (Semantic communication)

Si la comunicación semántica tradicionalmente transmitía la totalidad de los datos, ahora su objetivo es transmitir solo el significado central que contienen, es decir, el contexto.

Este problema ya fue planteado en el modelo de comunicación de Shannon y Weaver, quienes dividieron la madurez de la comunicación en tres niveles.

1. Problema Técnico: ¿Con qué precisión se puede transmitir el Símbolo (Symbol)? (Este es el área central de mi teoría).
2. Problema Semántico: ¿Con qué precisión el símbolo transmitido comunica el 'significado' deseado?
3. Problema de Efectividad: ¿Qué tan efectivamente el significado transmitido influye en las acciones del receptor?

Hasta ahora, el desarrollo de la comunicación ha resuelto casi por completo el problema técnico, y ahora se enfoca en la tarea de traducir los problemas semánticos y de efectividad.

La diferencia entre el nivel de madurez 1 y los niveles 2 y 3 (comunicación semántica) se ilustra típicamente con el ejemplo de una casa en llamas.

Una casa está ardiendo.

En el paradigma de comunicación actual, esta escena se convierte en datos minuciosamente y se transmite como una fotografía.

En la comunicación semántica, en lugar de enviar todos los datos, como "sale humo negro por la ventana y se ven llamas", se transmite solo el 'significado' central: "Incendio, se requiere salida inmediata". Esto tiene como objetivo omitir información innecesaria y hacer que el receptor realice una acción específica (salir).

Si la comunicación se produce entre terminales que comparten la misma base de conocimiento en la categoría de extinción de incendios, esto puede reducir drásticamente la cantidad de datos de transmisión necesarios para comprender la situación.

La lógica central de codificación/decodificación de esta comunicación semántica es un paradigma de comunicación, pero opera sobre la capa de aplicación. En el lado del transmisor, un codificador semántico transforma los datos dados en datos semánticos, y en el lado del receptor, un decodificador semántico los procesa en un formato utilizable por la fuente posterior. Ambos se configurarían como una especie de modelo de inferencia que comparte la misma base de conocimiento, lo que permitiría la comunicación para intercambiar ese semántico sin la necesidad de una transmisión masiva de datos.

Naturalmente, esto se garantiza sobre la base de la completitud del paradigma de comunicación existente. Primero, el símbolo debe poder transmitirse con precisión a nivel técnico, y este nivel de madurez ya se ha alcanzado. Ahora, la cuestión principal es cuán bien el símbolo transmitido comunica e interpreta el semántico de la información, y la investigación apenas está comenzando.

Sin embargo, en un sistema de comunicación basado en este contexto semántico, a diferencia de los sistemas de comunicación sintáctica existentes, existe una alta probabilidad de que surjan problemas debido a que la fiabilidad (reliability) depende de la IA, entre otros. Incluso si se comparte la misma Knowledge Based, pueden surgir interpretaciones diferentes desde el área de caja negra del modelo.

Reflexión Final

Se dice que la comunicación móvil 6G (sexta generación) adoptará esta comunicación semántica para convertirse en un sistema de internet inteligente, pero existen interrogantes sobre por qué un paradigma que opera sobre la capa de aplicación se convierte en un tema de investigación para las operadoras de telefonía móvil. Mi intuición es que las operadoras de telefonía móvil tienen el rol de garantizar el nivel de madurez 1, donde el símbolo y el bit se transmiten con precisión a nivel técnico, y el punto en el que opera la comunicación semántica ya se considera el ámbito de la aplicación.

Por otro lado, también existe la duda sobre si esto será un nuevo paradigma en una tecnología de comunicación que debe basarse en el valor fundamental de la fiabilidad. Yo también tengo estas dudas y personalmente adopto una postura un tanto negativa.

A pesar de esto, la razón por la que escribo este artículo es porque el próximo paradigma de la comunicación móvil se está desarrollando de una manera bastante intrigante. La introducción de internet satelital para la expansión de la capacidad del canal es un hecho consumado con la aparición de Project Kuiper, Starlink, etc., y el intento de superar las limitaciones impuestas por la Ley de Shannon de una forma nueva me pareció bastante sorprendente.

Como no hay contenido sobre GO, finalizo con un gopher.