Ďalšia komunikačná paradigma vedená sémantickou komunikáciou založenou na AI
Shannonov zákon
Dnešná komunikácia sa vyvinula na základe Shannonovho zákona (Shannon's Law). Ide o teóriu, ktorá určuje limity sieťovej komunikácie, a pokusy o zvýšenie maximálnej kapacity kanála vo vzorci, ktorý bude uvedený nižšie. Patria sem technológie ako MIMO (Multiple Input Multiple Output). Tieto technológie sú súčasťou úsilia o dosiahnutie vyššej kapacity kanála na základe Shannonovej teórie.
Shannonov zákon je vyjadrený nasledujúcim vzorcom na výpočet kapacity kanála: author: yoonhyunwoo
Tieto symboly znamenajú Kapacita kanála (Channel Capacity), Šírka pásma (Bandwidth) a Pomer signálu k šumu (Signal-to-Noise Ratio). Zjednodušene povedané, maximálna rýchlosť komunikácie (C) je súčin celkového množstva fyzických frekvenčných zdrojov, ktoré systém môže použiť (B), a efektivity (log₂(1 + S/N)), ktorá udáva, koľko bitov informácií možno preniesť na jednotku zdroja 1Hz v závislosti od kvality signálu (S/N).
Po objavení sa tohto zákona na výpočet kapacity kanála začal komunikačný priemysel vynakladať úsilie na jej zvýšenie. Približne počas 70 rokov sa inovácie v komunikácii realizovali väčšinou prostredníctvom zlepšovania kapacity kanála.
Avšak v súčasnej dobe sa zdroje spracovania príliš rozvinuli. Komunikácia, ktorá kedysi posielala text, teraz dospela do bodu, kedy posiela priestorové vektory. Začína sa objavovať limit v spoľahlivom rozdeľovaní a prenose všetkých týchto dát. Napríklad, dáta generované autonómnym vozidlom môžu dosiahnuť niekoľko terabajtov denne, a zvládnuť to so súčasnými komunikačnými sieťami je takmer nemožné. Jednoduché položenie väčšieho množstva káblov a umiestnenie väčšieho počtu antén naráža na ekonomické/fyzické limity.
Týmto spôsobom sa začala skúmať paradigma, ktorá sa odkláňa od existujúcej paradigmy presného prenosu celých bitov a snaží sa len o prenos kontextu zavedením inteligencie do komunikácie. (*Samotný koncept existuje už desiatky rokov). A toto je zmena, ktorá vyplýva z mohutného rozvoja inteligentných modelov a potreby komunikácie s ešte väčším objemom dát.
Táto komunikácia, ktorá si vymieňa význam (意味), sa nazýva Semantic Communication.
Sémantická komunikácia (Semantic communication)
Zatiaľ čo sémantická komunikácia predtým prenášala celé dáta, teraz sa zameriava na prenos len kľúčového významu, teda kontextu, ktorý je v nich obsiahnutý.
Tento problém už bol nastolený v komunikačnom modeli Shannona a Weavera, ktorí rozdelili vyspelosť komunikácie do troch úrovní.
- Technický problém: Ako presne možno preniesť symboly (Symbol)? (Toto je kľúčová oblasť mojej teórie.)
- Sémantický problém: Ako presne prenesený symbol odovzdáva požadovaný 'význam'?
- Problém efektívnosti: Ako efektívne odovzdaný význam ovplyvňuje správanie príjemcu?
Doterajší vývoj komunikácie takmer vyriešil technické problémy a teraz vykonáva úlohu prekladu sémantických problémov a problémov efektívnosti.
Rozdiel medzi prvou úrovňou vyspelosti a úrovňami 2 a 3 (sémantická komunikácia) je typicky ilustrovaný príkladom horiaceho domu.
Istý dom horí.
V súčasnej komunikačnej paradigme sa táto scéna prevádza na dáta detail po detaile a prenáša sa ako fotografia.
V sémantickej komunikácii sa namiesto prenosu všetkých dát, ako napríklad "z okna ide čierny dym a vidieť plamene", prenáša len kľúčový 'význam' "vznikol požiar, je potrebný okamžitý výjazd". Cieľom je radikálne vynechať nepotrebné informácie a prinútiť príjemcu k špecifickému konaniu (výjazd).
Ak ide o komunikáciu typu end-to-end, ktorá má rovnakú znalostnú bázu v kategórii hasičstva, môže to revolučne znížiť objem prenášaných dát potrebných na pochopenie situácie.
Základná logika kódovania/dekódovania tejto sémantickej komunikácie je komunikačná paradigma, ktorá však funguje nad aplikačnou vrstvou. Na strane odosielateľa sémantický kódovač transformuje dané dáta na sémantické dáta, a na strane príjemcu sémantický dekodér ich spracuje do formy použiteľnej pre následný zdroj. Obaja budú mať formu inferenčného modelu s rovnakou znalostnou bázou, čo umožní komunikáciu, ktorá si vymieňa túto sémantiku bez prenosu obrovského množstva dát.
Prirodzene, toto je zaručené na základe úplnosti existujúcej komunikačnej paradigmy. Najprv musí byť technicky možné presne preniesť symboly, a táto úroveň vyspelosti je už dosiahnutá. Teraz sa stalo hlavnou úlohou, ako dobre prenesený symbol odovzdá a interpretuje sémantiku informácie, a výskum sa len začína.
Avšak, komunikačný systém založený na takomto sémantickom kontexte sa na rozdiel od existujúceho syntaktického komunikačného systému spolieha na AI atď. v otázke spoľahlivosti (reliability), čo môže viesť k veľmi pravdepodobným problémom. Aj keď majú rovnakú Knowledge Based, v oblasti čiernej skrinky modelu sa môžu objaviť rôzne interpretácie.
Záver
Predpokladá sa, že v mobilnej komunikácii 6G (6. generácie) sa uplatní táto sémantická komunikácia, čím vznikne inteligentný internetový systém, avšak existuje otáznik, prečo sa paradigma fungujúca nad aplikačnou vrstvou stáva výskumnou úlohou mobilných operátorov. Podľa mojej intuície majú mobilní operátori úlohu zabezpečiť úroveň vyspelosti 1, kde sa symboly a bity prenášajú technicky presne, a moment, kedy začne fungovať sémantická komunikácia, je už oblasťou aplikačných programov.
Na druhej strane existuje aj pochybnosť, či bude mať táto nová paradigma miesto v komunikačnej technológii, ktorá musí mať spoľahlivosť ako základnú hodnotu. Aj ja mám takéto pochybnosti a osobne som skôr skeptický.
Napriek tomu píšem tento článok, pretože si myslím, že nasledujúca paradigma mobilnej komunikácie sa rozvíja pomerne zaujímavým spôsobom. Zavedenie satelitného internetu na rozšírenie kapacity kanála je fakt, ktorý je prakticky daný vzhľadom na vznik Project Kuiper, Starlink a iných, a pokus o prekonanie limitov Shannonovho zákona novou formou bol celkom fascinujúci.