A következő kommunikációs paradigma, amelyet az AI-alapú szemantikai kommunikáció vezet

Shannon törvénye

A mai kommunikáció a Shannon törvényén (Shannon's Law) alapulva fejlődött ki. Ez egy olyan elmélet, amely a hálózati kommunikáció határait határozza meg, és az alább bemutatott képletben szereplő csatornakapacitás maximumának növelésére tett kísérleteket foglalja magába. Ilyen technológiák például a MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ezek a technológiák a Shannon elméletén alapulva arra irányuló erőfeszítések részei, hogy magasabb csatornakapacitást érjenek el.

Shannon törvénye az alábbi képlettel fejezi ki a csatornakapacitás kiszámítását: $$C = B \cdot \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$ author: yoonhyunwoo

Ezek rendre a csatornakapacitást (Channel Capacity), a sávszélességet (Bandwidth) és a jel-zaj viszonyt (Signal-to-Noise Ratio) jelentik. Könnyen érthető szavakkal kifejezve: a maximális kommunikációs sebesség (C) a rendszer által felhasználható fizikai frekvenciaforrások összmennyiségének (B) és annak a **hatékonyságnak ( $\log_{2}(1 + S/N)$ 50e45f92ab02a6e49994c

Amint megjelent a csatornakapacitást számító törvény, a kommunikációs ipar elkezdett erőfeszítéseket tenni a csatornakapacitás növelése érdekében. Ennek eredményeként nagyjából 70 éven keresztül a kommunikáció innovációja nagyrészt a csatornakapacitás javításában valósult meg.

Azonban a jelen korban a feldolgozási (processing) erőforrások rendkívül sokat fejlődtek. A kommunikáció attól az időtől, amikor szövegeket küldtünk, eljutott odáig, hogy térvektorokat küldünk. Ennek a sok adatnak a megbízható felosztásában és továbbításában korlátok kezdenek megjelenni. Például az önvezető autók által generált adatok napi szinten több terabájtos nagyságrendet is elérhetnek, és ezeket a jelenlegi kommunikációs hálózaton fenntartani szinte lehetetlen. Egyszerűen több kábel lefektetésével és több antenna elhelyezésével gazdasági/fizikai korlátokba ütközünk.

Így a korábbi paradigmától, amely a teljes bitek pontos átvitelére törekedett, eltérve, egy új paradigmát kezdtek kutatni, amely a kommunikációba intelligenciát bevezetve csupán a kontextus átvitelét célozza. (*Maga a koncepció már évtizedek óta létezik.) Ez a változás a legutóbbi intelligens modellek erőteljes fejlődésének és a nagyobb mennyiségű adatok kommunikációjának szükségességének köszönhető.

Ezt a kommunikációt, amely jelentést (意味) cserél, Szemantikus Kommunikációnak (Semantic Communication) nevezik.

Szemantikus kommunikáció (Semantic communication)

A szemantikus kommunikáció célja, hogy a korábbi teljes adatok átvitele helyett most már csak a benne rejlő alapvető jelentést, azaz a kontextust továbbítsa.

Ez a probléma már Shannon és Weaver kommunikációs modelljében is felmerült, ők a kommunikáció érettségét három szintre osztották:

1. Technikai probléma: Milyen pontosan továbbítható a szimbólum (Symbol)? (Ez az én elméletem alapvető területe.)
2. Szemantikai probléma: A továbbított szimbólum mennyire pontosan adja át a kívánt 'jelentést'?
3. Hatékonysági probléma: A továbbított jelentés mennyire hatékonyan befolyásolja a vevő viselkedését?

A kommunikáció fejlődése eddig szinte teljesen megoldotta a technikai problémát, és most az a feladat, hogy lefordítsa a szemantikai és hatékonysági problémákat.

Az érettségi 1. szint és a 2., 3. szint (szemantikus kommunikáció) közötti különbséget tipikusan az égő ház példája szemlélteti.

Egy ház ég.

A jelenlegi kommunikációs paradigma szerint ezt a jelenetet aprólékosan adattá alakítják, és fotóként továbbítják.

A szemantikus kommunikációban ahelyett, hogy minden adatot elküldenénk, mint például "fekete füst jön ki az ablakon, és lángok láthatók", csupán a kulcsfontosságú 'jelentést' továbbítják: "Tűz van, azonnali kivonulás szükséges". Ez a megközelítés a szükségtelen információkat bátran elhagyja, és arra összpontosít, hogy a vevő egy meghatározott cselekvést (kivonulást) hajtson végre.

Ha a kommunikáció végpontjai azonos tudásbázissal rendelkeznek a tűzoltás kategóriájában, ez forradalmi mértékben csökkentheti az adatok átvitelének mennyiségét, amely szükséges a helyzet megértéséhez.

A szemantikus kommunikáció alapvető kódolási/dekódolási logikája kommunikációs paradigma, de az alkalmazási réteg (application layer) felett működik. A küldő oldalon a szemantikus enkóder a megadott adatokat szemantikai adatokká alakítja, a vevő oldalon pedig a szemantikus dekóder feldolgozza azokat olyan formában, amelyet a mögöttes forrás felhasználhat. A két fél egy olyan következtetési modell formájában létező, azonos tudásbázissal rendelkezik, amely lehetővé teszi a szemantika cseréjét anélkül, hogy hatalmas adatmennyiséget kellene továbbítani.

Ez természetesen a hagyományos kommunikációs paradigma teljességén alapul. Először is, technikailag pontosan kell tudni továbbítani a szimbólumokat, és ez az érettségi szint már elért állapotban van. Most az a fő feladat, hogy a továbbított szimbólumok mennyire jól adják át és értelmezik az információ szemantikáját, és ennek kutatása most kezdődik.

Azonban az ilyen, szemantikai kontextuson alapuló kommunikációs rendszerrel szemben a meglévő szintaktikai kommunikációs rendszerekkel ellentétben az a probléma, hogy a megbízhatóság (reliability) az AI-ra támaszkodik, ezért nagyon nagy az esélye annak, hogy problémák merülnek fel. Még ha azonos Knowledge Based is áll rendelkezésre, a modell black box területén eltérő értelmezések születhetnek.

Utóirat

A 6G (6. generációs) mobilkommunikációban állítólag alkalmazni fogják ezt a szemantikus kommunikációt, és intelligens internet rendszerré válik, de kérdőjel van afelett, hogy miért válik egy, az alkalmazási réteg felett működő paradigma a mobilkommunikációs vállalatok kutatási feladatává. Az én intuícióm szerint a mobilszolgáltatók szerepe az 1. érettségi szint garantálása, ahol technikailag pontosan továbbítják a szimbólumokat és a biteket, és a szemantikus kommunikáció működésének ideje már az alkalmazási programok területe.

Másrészről felmerül a kérdés, hogy a kommunikációs technológiában, ahol az alapvető érték a megbízhatóság, lesz-e helye ennek az új paradigmának. Én is hasonló kétségeket táplálok, és személy szerint kissé negatív állásponton vagyok.

Ennek ellenére azért írom ezt a cikket, mert a mobilkommunikáció következő paradigmája meglehetősen érdekes módon bontakozik ki. A csatornakapacitás bővítésére irányuló műholdas internet bevezetése a Project Kuiper, Starlink stb. megjelenésével gyakorlatilag eldöntött tény, és az a kísérlet, hogy Shannon törvényének korlátait új formában törjék át, egészen meglepő volt.

Mivel a GO-ról nem esett szó, gopherrel zárom.