AI-pohjaisen semanttisen viestinnän ohjaama seuraava viestintäparadigma
Shannoni laki
Nykypäivän tietoliikenne on kehittynyt Shannoniin lain (Shannon's Law) pohjalta. Tämä on teoria, joka määrittää verkkotietoliikenteen rajoitukset, ja kyseessä ovat olleet yritykset nostaa myöhemmin esitettävän kaavan kanavakapasiteetin maksimiarvoa. Esimerkiksi tällaisia teknologioita ovat MIMO (Multiple Input Multiple Output). Nämä teknologiat ovat osa pyrkimyksiä saavuttaa korkeampi kanavakapasiteetti Shannoniin teoriaan perustuen.
Shannoniin laki ilmaistaan kanavakapasiteetin laskemiseksi seuraavalla kaavalla: author: yoonhyunwoo
Nämä tarkoittavat vastaavasti kanavakapasiteettia (Channel Capacity), kaistanleveyttä (Bandwidth) ja signaali-kohinasuhdetta (Signal-to-Noise Ratio). Ymmärrettävästi sanoin selitettynä maksimitiedonsiirtonopeus (C) on järjestelmän käytettävissä olevien fyysisten taajuusresurssien kokonaismäärä (B) kerrottuna hyötysuhteella (log₂(1 + S/N)), joka ilmaisee, kuinka monta bittiä tietoa voidaan kuljettaa resurssia 1 Hz kohti signaalin laadun (S/N) mukaan.
Kun tämä kanavakapasiteetin laskentaperiaate syntyi, tietoliikenneala alkoi keskittyä kanavakapasiteetin lisäämiseen. Näin ollen noin 70 vuoden ajan tietoliikenteen innovaatiot ovat suurelta osin tapahtuneet kanavakapasiteetin parantamisen kautta.
Kuitenkin nykyaikana prosessointiresurssit ovat kehittyneet liian pitkälle. Tietoliikenne on edennyt ajasta, jolloin lähetettiin tekstiä, tilaan, jossa lähetetään tilavektoreita. Tämän kaiken datan luotettava pilkkominen ja lähettäminen on alkanut kohdata rajoituksia. Esimerkiksi itseohjautuvan auton tuottama data voi olla useita teratavuja päivässä, ja nykyisellä tietoliikenneverkolla sen kestämisen lähellä mahdotonta. Pelkällä useamman kaapelin asentamisella ja useamman antennin sijoittamisella ratkaiseminen saavuttaa taloudelliset/fyysiset rajat.
Näin ollen on alettu tutkia uutta paradigman, jossa siirrytään pois aiemmasta paradigmasta, jossa pyrittiin lähettämään koko bittimäärä tarkasti, ja sen sijaan pyritään siirtämään ainoastaan konteksti ottamalla käyttöön älykkyyttä tietoliikenteeseen. (*Itse käsite on ollut olemassa jo vuosikymmeniä) Ja tämä on muutos, joka johtuu älykkäiden mallien voimakkaasta kehityksestä viime aikoina ja tarpeesta siirtää yhä suurempia määriä dataa.
Tätä kutsutaan semanttiseksi kommunikaatioksi (Semantic Communication), koska se on kommunikaatiota, jossa vaihdetaan merkityksiä (意味).
Semanttinen kommunikaatio (Semantic communication)
Semanttisen kommunikaation tavoitteena on siirtää koko datan sijaan vain sen sisältämä ydinmerkitys, eli konteksti.
Tämä ongelma on jo nostettu esiin Shannonin ja Weaverin tietoliikennemallissa, ja he jakoivat tietoliikenteen kypsyyden kolmeen tasoon.
- Tekninen ongelma: Kuinka tarkasti symboli (Symbol) voidaan lähettää? (Tämä on minun teoriani ydinosa-alue.)
- Semanttinen ongelma: Kuinka tarkasti lähetetty symboli välittää halutun 'merkityksen'?
- Tehokkuusongelma: Kuinka tehokkaasti välitetty merkitys vaikuttaa vastaanottajan toimintaan?
Tähän mennessä tietoliikenteen kehitys on ratkaissut lähes kaikki tekniset ongelmat, ja nyt suoritetaan tehtävää kääntää semanttiset ja tehokkuusongelmat.
Erona kypsyystason 1 ja tasojen 2 ja 3 (semanttinen kommunikaatio) välillä käytetään tyypillisesti esimerkkiä palavasta talosta.
Jokin talo palaa.
Nykyisessä tietoliikenneparadigmassa tämä kohtaus muutetaan dataksi askel askeleelta ja lähetetään kuvana.
Semanttisessa kommunikaatiossa sen sijaan, että lähetettäisiin kaikki data, kuten "ikkunasta nousee mustaa savua ja näkyy liekkejä", lähetetään vain ydinmerkitys "Tulipalo, välitön lähtö tarpeen". Tämän tarkoituksena on jättää tarpeeton tieto pois ja saada vastaanottaja suorittamaan tietty toimenpide (lähtö).
Jos kyseessä on samalla tietopohjalla toimiva päästä päähän -kommunikaatio palokunnan kategoriassa, tämä voi vähentää merkittävästi tilanteen ymmärtämiseen tarvittavan lähetettävän datan määrää.
Tämän semanttisen kommunikaation ydin koodaus/dekoodaus logiikka on tietoliikenneparadigma, mutta se toimii sovelluskerroksen yläpuolella. Lähettäjäpuolella semanttinen enkooderi muuntaa annetun datan semanttiseksi dataksi, ja vastaanottajapuolella semanttinen dekooderi käsittelee sen muotoon, jota takapään lähde voi käyttää. Molemmat ovat todennäköisesti inferenssimallin muodossa, joilla on sama tietopohja, ja tämän ansiosta kommunikaatio, jossa vaihdetaan semantiikkaa ilman valtavaa datansiirtoa, tulee mahdolliseksi.
On selvää, että tämä taataan nykyisen tietoliikennepadigman täydellisyyden varassa. Ensinnäkin symbolien on voitava siirtyä teknisesti tarkasti, ja tämä kypsyystaso on jo saavutettu. Nyt päätehtäväksi on noussut se, kuinka hyvin lähetetty symboli välittää ja tulkitsee tiedon semantiikan, ja tutkimus on vasta aluillaan.
Kuitenkin tällainen merkityspohjaiseen kontekstiin perustuva viestintäjärjestelmä eroaa olemassa olevasta syntaktisesta viestintäjärjestelmästä siinä, että se luottaa luotettavuudessa (reliability) tekoälyyn (AI) ja vastaaviin, minkä vuoksi ongelmien syntymisen mahdollisuus on erittäin suuri. Vaikka Knowledge Based olisi sama, mallin mustan laatikon alueelta voi tulla erilaisia tulkintoja.
Jälkikirjoitus
6G (kuudennen sukupolven) mobiiliviestinnässä tällaisen semanttisen kommunikaation sanotaan tulevan käyttöön, jolloin siitä tulee älykäs internet-järjestelmä, mutta on epäselvää, miksi sovelluskerroksen yläpuolella toimiva paradigma on mobiilioperaattoreiden tutkimusaihe. Minun intuitiossani mobiilioperaattorit vastaavat kypsyystason 1 varmistamisesta, jossa symbolit ja bitit siirretään teknisesti tarkasti, ja semanttisen kommunikaation toimintahetki on jo sovellusohjelmien aluetta.
Toisaalta on myös epäilys siitä, onko tällaisella uudella paradigmalla sijaa tietoliikenneteknologiassa, jonka perusarvona on oltava luotettavuus. Minullakin on tällaisia epäilyksiä, ja olen henkilökohtaisesti hieman kielteisellä kannalla.
Siitä huolimatta kirjoitan tämän tekstin, koska mobiiliviestinnän seuraava paradigma etenee mielestäni melko mielenkiintoisella tavalla. Kanavakapasiteetin laajentamiseen tähtäävän satelliitti-internetin käyttöönotto on Project Kuiperin, Starlinkin ja muiden tulon myötä käytännössä jo vakiintunut tosiasia, ja yritys murtautua Shannonin lain rajoituksista uudella tavalla oli melko mielenkiintoinen.
Koska GO:sta ei ole sisältöä, lopetan gopherilla.