A következő kommunikációs paradigma az AI-alapú szemantikai kommunikáció vezetésével

Shannon törvénye

A mai kommunikáció Shannon törvényén (Shannon's Law) alapulva fejlődött. Ez az elmélet a hálózati kommunikáció határait határozza meg, és a későbbi képletben szereplő csatornakapacitás maximumának növelésére irányuló kísérleteket foglalja magában. Ilyen technológiák például a MIMO (Multiple Input Multiple Output). Ezek a technológiák Shannon elméletén alapulnak, és a nagyobb csatornakapacitás elérésére irányuló erőfeszítések részei.

Shannon törvényét az alábbi képlet fejezi ki, amely a csatornakapacitást számítja ki: $$C = B \cdot \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$

Ezek 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 használható fizikai frekvenciaforrások összegének (B) és annak a hatékonyságnak ( $\log_{2}(1 + S/N)$ ) a szorzata, hogy a jelminőség (S/N) függvényében hány bit információt lehet szállítani 1 Hz-nyi forráson.

Miután ez a törvény a csatornakapacitás kiszámítására megjelent, a kommunikációs ipar elkezdett erőfeszítéseket tenni a csatornakapacitás növelésére. Így mintegy 70 éven keresztül a kommunikáció innovációja nagyrészt a csatornakapacitás javításában valósult meg.

Azonban a mai korban a processzing erőforrások rendkívül sokat fejlődtek. A kommunikáció azon időkből, amikor még szöveget küldtünk, mára odáig jutott, hogy térbeli vektorokat továbbítunk. Korlátok jelentek meg ezen adatok megbízható felosztásában és továbbításában. Például egy önvezető autó által generált adatok mennyisége naponta több terabájt is lehet, és ezt a jelenlegi kommunikációs hálózatokkal szinte lehetetlen kezelni. Pusztán több kábel lefektetésével és több antenna elhelyezésével gazdasági/fizikai korlátokba ütközünk.

Így a korábbi paradigmától, amely a teljes bitek pontos továbbítására összpontosított, eltérve, elkezdődött egy olyan paradigma kutatása, amely a kommunikációba intelligenciát vezet be, és csak a kontextus továbbítására törekszik. (*Maga a koncepció már évtizedek óta létezik.) Ez a változás a közelmúltban az intelligens modellek erőteljes fejlődésének és a nagyobb adatmennyiségek kommunikációjának szükségességéből adódik.

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

Szemantikus kommunikáció (Semantic communication)

A szemantikus kommunikáció célja, hogy ahelyett, hogy a teljes adatot továbbítaná, csak a benne rejlő kulcsfontosságú jelentést, azaz a kontextust továbbítsa.

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

1. Technikai probléma: Milyen pontosan lehet továbbítani a szimbólumokat (Symbol)? (Ez az én elméletem alapvető területe.)
2. Szemantikai probléma: A továbbított szimbólumok milyen pontosan adják át a kívánt 'jelentést'?
3. Hatékonysági probléma: A továbbított jelentés mennyire hatékonyan befolyásolja a vevő viselkedését?

A kommunikáció fejlődése mára szinte megoldotta a technikai problémát, és most a szemantikai és hatékonysági problémák fordításának feladatát végzi.

Az 1. érettségi szint és a 2., 3. szint (szemantikus kommunikáció) közötti különbségre jellemzően az égő ház példáját használják.

Egy ház ég.

A jelenlegi kommunikációs paradigma ezt a jelenetet aprólékosan adatokká alakítja, és ezt fényképként továbbítja.

A szemantikus kommunikációban ahelyett, hogy minden adatot elküldenénk, például "fekete füst jön az ablakból, és lángok láthatók", a kulcsfontosságú 'jelentést' továbbítjuk: "Tűz van, azonnali beavatkozás szükséges". Ez a megközelítés bátran elhagyja a felesleges információkat, és célja, hogy a vevőt meghatározott cselekvésre (beavatkozásra) ösztönözze.

Ha a kommunikáció végpontjai ugyanazzal a tudásbázissal rendelkeznek a tűzoltás kategóriájában, ez drasztikusan csökkentheti az eset megértéséhez szükséges továbbított adatok mennyiségét.

A szemantikus kommunikáció alapvető kódolási/dekódolási logikája kommunikációs paradigma, de az alkalmazási réteg felett működik. A küldő oldalon a szemantikus kódoló átalakítja a megadott adatokat szemantikai adatokká, a vevő oldalon pedig a szemantikus dekódoló feldolgozza azokat olyan formában, amelyet a mögöttes forrás felhasználhat. A kettő egy olyan következtetési modell formáját fogja ölteni, amely azonos tudásbázissal rendelkezik, és ez lehetővé teszi a kommunikációt, amely a szemantikát cseréli hatalmas adatátvitel nélkül.

Természetesen ez a meglévő kommunikációs paradigma teljességén alapul. Először technikailag pontosan kell továbbítani a szimbólumokat, és ez az érettségi szint már elérve. Most az a fő feladat, hogy a továbbított szimbólumok mennyire jól adják át és értelmezik az információ szemantikáját, és ez a kutatás még csak most kezdődik.

Azonban az ilyen, szemantikai kontextuson alapuló kommunikációs rendszer a hagyományos szintaktikai kommunikációs rendszertől eltérően rendkívül nagy valószínűséggel okoz problémákat, mivel a megbízhatóság (reliability) tekintetében AI-ra és hasonlóra támaszkodik. Még ha azonos Knowledge Base-zel rendelkeznek is, a modell fekete dobozában eltérő értelmezések merülhetnek fel.

Utószó

A 6G (6. generációs) mobilkommunikációban azt mondják, hogy ez a szemantikus kommunikáció alkalmazásra kerül, és egy intelligens internetrendszer jön létre, de kérdőjelek merülnek fel azzal kapcsolatban, hogy miért válik a mobilkommunikációs vállalatok kutatási feladatává egy olyan paradigma, amely az alkalmazási réteg felett működik. Az én intuícióm szerint a mobilszolgáltatók szerepe a technikai szimbólumok és bitek pontos továbbítását biztosító 1. szintű érettségi szint garantálása, és a szemantikai kommunikáció működésének pillanata már az alkalmazási programok területe.

Másrészt felmerül a kérdés, hogy lesz-e helye egy új paradigmának a kommunikációs technológiában, amelynek alapértéke a megbízhatóság. Én is hasonló kérdéseket vetek fel, és személy szerint kissé szkeptikus vagyok.

Ennek ellenére azért írom ezt a cikket, mert úgy gondolom, hogy a mobilkommunikáció következő paradigmája meglehetősen érdekes módon bontakozik ki. A csatornakapacitás bővítésére irányuló műholdas internet bevezetése olyan tény, amelyet a Project Kuiper, a Starlink és mások megjelenése lényegében megpecsételt, és az a kísérlet, hogy Shannon törvényének korlátait új formában törjék át, meglehetősen lenyűgöző volt.

Mivel a GO-ról nincs szó, gopherrel zárom.