Yapay Zeka (AI) Tabanlı Semantik İletişimin Öncülük Ettiği Yeni İletişim Paradigması

Shannon Yasası

Günümüzün iletişimi, Shannon Yasası (Shannon's Law) temelinde gelişmiştir. Bu, ağ iletişiminin sınırlarını belirleyen bir teoridir ve aşağıda bahsedilecek olan formüldeki kanal kapasitesi maksimumunu artırmaya yönelik girişimler olmuştur. Buna örnek olarak MIMO (Multiple Input Multiple Output) gibi teknolojiler verilebilir. Bu teknolojiler, Shannon'ın teorisine dayanarak daha yüksek kanal kapasitesine sahip olma çabalarının bir parçasıdır.

Shannon Yasası, kanal kapasitesini hesaplayan aşağıdaki formülle ifade edilir: $$C = B \cdot \log_{2}(1 + \frac{S}{N})$$ author: yoonhyunwoo

Bunlar sırasıyla Kanal Kapasitesi (Channel Capacity), Bant Genişliği (Bandwidth) ve Sinyal-Gürültü Oranı (Signal-to-Noise Ratio) anlamına gelir. Daha anlaşılır bir şekilde ifade etmek gerekirse, Maksimum İletişim Hızı (C), sistemin kullanabileceği fiziksel frekans kaynaklarının toplam miktarı (B) ile, sinyal kalitesine (S/N) bağlı olarak bu kaynağın her 1Hz'ine kaç bit bilgi yüklenebileceğine dair Verimliliğin (log₂(1 + S/N)) çarpılmasıdır.

Bu şekilde kanal kapasitesini hesaplayan yasa ortaya çıktıktan sonra, iletişim endüstrisi kanal kapasitesini artırmak için çaba göstermeye başladı. Bu sayede, yaklaşık 70 yıl boyunca iletişimdeki yeniliklerin çoğu kanal kapasitesinin iyileştirilmesinden ibaret olmuştur.

Ancak günümüze gelindiğinde, işlem (processing) kaynakları fazlasıyla gelişmiştir. İletişim, metin gönderilen zamanlardan artık uzamsal vektörlerin gönderildiği bir duruma ulaşmıştır. Tüm bu verileri güvenilir bir şekilde bölerek iletmekte sınırlamalar ortaya çıkmaya başlamıştır. Örneğin, otonom araçların ürettiği veri, günde birkaç terabayta ulaşabilir ve bunu mevcut iletişim ağıyla kaldırmak neredeyse imkansızdır. Sadece daha fazla hat döşeyerek ve daha fazla anten koyarak çözmeye çalışmak, ekonomik/fiziksel sınırlara ulaşılmasına neden olur.

Böylece, mevcut tüm bitleri doğru bir şekilde iletme paradigmasından uzaklaşarak, iletişime zeka katmak suretiyle sadece bağlamın (context) iletilmesini amaçlayan bir paradigma araştırılmaya başlanmıştır. (*Konseptin kendisi on yıllardır mevcuttu). Ve bu, son zamanlarda zeka modellerinin güçlü gelişimi ve daha büyük veri iletişimine duyulan ihtiyacın getirdiği bir değişimdir.

Bu, anlam (意味) alışverişinde bulunan iletişim olduğu için Semantik İletişim (Semantic Communication) olarak adlandırılır.

Semantik İletişim (Semantic communication)

Semantik iletişim, eskiden verinin tamamını iletiyorken, şimdi o verinin içindeki temel anlamı, yani bağlamı iletmeyi hedefler.

Bu sorun, zaten Shannon ve Weaver'ın iletişim modelinde ortaya konmuş bir sorundur ve onlar iletişimin olgunluğunu üç seviyeye ayırmışlardır.

1. Teknik Sorun: Sembol (Symbol) ne kadar doğru iletilebilir? (Bu, benim teorimin temel alanıdır.)
2. Semantik Sorun: İletilen sembol, istenen 'anlamı' ne kadar doğru iletir?
3. Etkililik Sorunu: İletilen anlam, alıcının davranışını ne kadar etkili bir şekilde etkiler?

Şimdiye kadar iletişimin gelişimi teknik sorunları neredeyse çözmüş olup, artık semantik ve etkililik sorunlarını tercüme etme görevini üstlenmektedir.

Olgunluk 1. seviye ile 2. ve 3. seviye (semantik iletişim) arasındaki farkı temsil eden tipik örnek yanan ev örneğidir.

Bir ev yanıyor.

Mevcut iletişim paradigmasında, bu sahne adım adım veri haline getirilir ve fotoğraf olarak iletilir.

Semantik iletişimde ise, "pencereden siyah duman çıkıyor ve alevler görünüyor" gibi tüm veriyi göndermek yerine, "yangın çıktı, derhal intikal gerekli" gibi temel 'anlamı' iletme yöntemidir. Bu, gereksiz bilgileri cesurca atlar ve alıcının belirli bir eylemi (intikal) gerçekleştirmesini amaçlar.

Eğer yangın kategorisinde aynı bilgi tabanına sahip uçtan uca iletişim söz konusuysa, bu, durumun anlaşılması için gereken iletim veri miktarını köklü bir şekilde azaltabilir.

Bu semantik iletişimin temel kodlama/kod çözme mantığı, bir iletişim paradigması olmasına rağmen, uygulama katmanı (application layer) üzerinde çalışır. Gönderici tarafında, semantik kodlayıcı (semantic encoder) aracılığıyla verilen veri semantik veriye dönüştürülür ve alıcı tarafında, semantik kod çözücü (semantic decoder) aracılığıyla bu veri, arka uçtaki kaynağın kullanabileceği forma işlenir. İkisi, aynı bilgi tabanına sahip çıkarım modeli (inference model) gibi bir formda olacak ve bu sayede devasa veri iletimine gerek kalmadan semantiğin alışverişi mümkün olacaktır.

Doğal olarak bu, mevcut iletişim paradigmasının tamamlanmışlığı üzerinde garanti edilir. Öncelikle teknik olarak sembolün doğru bir şekilde iletilmesi gerekir ve bu olgunluk seviyesi zaten başarılmıştır. Artık iletilen sembolün bilginin semantiğini ne kadar iyi ilettiği ve yorumladığı temel bir görev haline gelmiştir ve bu, henüz yeni yeni araştırılmaya başlanan bir durumdur.

Ancak, bu semantik bağlamı temel alan iletişim sistemi, mevcut sözdizimsel (syntactic) iletişim sisteminden farklı olarak güvenilirliği (reliability) yapay zekaya (AI) ve benzerlerine dayandırdığı için sorunların ortaya çıkma olasılığı çok yüksektir. Aynı Knowledge Based'e sahip olsa bile, modelin "kara kutu" alanında farklı yorumlar ortaya çıkabilir.

Sonuç

6G (6. nesil) mobil iletişimde bu tür semantik iletişimin uygulanarak akıllı bir internet sistemi olacağı söyleniyor, ancak uygulama katmanı üzerinde çalışan bir paradigmanın neden mobil iletişim şirketlerinin araştırma konusu olduğu konusunda soru işaretleri bulunmaktadır. Benim sezgime göre, mobil iletişim şirketleri teknik olarak sembollerin ve bitlerin doğru bir şekilde iletildiği 1. seviye olgunluk düzeyini garanti etme rolündedir ve semantik iletişimin çalıştığı nokta zaten uygulama programlarının alanıdır.

Öte yandan, güvenilirliği temel değer olarak kabul etmesi gereken iletişim teknolojisinde, bunun yeni bir paradigma olup olmayacağına dair de şüpheler mevcuttur. Ben de bu tür şüpheleri taşıyorum ve kişisel olarak biraz olumsuz bir bakış açım var.

Buna rağmen bu yazıyı yazmamın nedeni, mobil iletişimin bir sonraki paradigmasının oldukça ilginç bir şekilde ilerlediğini düşünmemdir. Kanal kapasitesinin genişletilmesi için uydu internetinin 도입i, Project Kuiper, Starlink gibi projelerin ortaya çıkmasıyla neredeyse kesinleşmiş bir gerçektir ve Shannon Yasası'nın sınırlamalarını yeni bir biçimde aşmaya yönelik bu girişim oldukça şaşırtıcıydı.