AI Tabanlı Semantik İletişimin Öncülük Ettiği Yeni Nesil İletişim Paradigması

Shannon Yasası

Günümüzdeki iletişim, Shannon Yasası (Shannon's Law) temelinde gelişmiştir. Bu, ağ iletişiminin sınırlarını belirleyen bir teoridir ve aşağıda açıklanacak olan denklemin kanal kapasitesi maksimumunu artırmaya yönelik çabaları ifade eder. Örneğin, MIMO (Multiple Input Multiple Output) gibi teknolojiler bulunmaktadır. Bu teknolojiler, Shannon'ın teorisine dayanarak daha yüksek kanal kapasitesine sahip olma çabasının bir parçasıdır.

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

Bunlar sırasıyla Kanal Kapasitesi (Channel Capacity), Bant Genişliği (Bandwidth) ve Sinyal-Gürültü Oranı (Signal-to-Noise Ratio) anlamına gelmektedir. Daha anlaşılır bir ifadeyle açıklanacak olursa, Maksimum İletişim Hızı (C), sistemin kullanabileceği toplam fiziksel frekans kaynağı miktarı (B) ile, sinyal kalitesine (S/N) bağlı olarak bu kaynağın 1 Hz başına kaç bit bilgi taşıyabileceğine dair Verimlilik (log₂(1 + S/N)) çarpımına eşittir.

Bu şekilde kanal kapasitesini hesaplayan yasanın ortaya çıkmasıyla, iletişim sektörü kanal kapasitesini artırmak için yoğun çaba göstermeye başlamıştır. Bu sayede, yaklaşık 70 yıl boyunca iletişimdeki inovasyonların çoğu kanal kapasitesinin iyileştirilmesiyle gerçekleşmiştir.

Ancak günümüze gelindiğinde, işlem (processing) kaynakları fazlasıyla gelişmiştir. İletişim, metin gönderilen dönemlerden, artık uzamsal vektörlerin gönderildiği bir aşamaya ulaşmıştır. Tüm bu veriyi güvenilir bir şekilde bölerek iletmekte sınırlamalar ortaya çıkmaya başlamıştır. Örneğin, otonom araçların ürettiği veri, günde birkaç terabayta ulaşabilir ve mevcut iletişim ağı ile buna dayanmak neredeyse imkansızdır. Sadece daha fazla hat döşeyerek ve daha fazla anten koyarak bu sorunu çözmek, ekonomik/fiziksel sınırlamalara ulaşılmasına neden olur.

Böylece, mevcut tüm bitleri doğru bir şekilde iletmeyi amaçlayan paradigmadan uzaklaşarak, iletişime zeka dahil etmek suretiyle yalnızca bağlamın (context) iletilmesini hedefleyen bir paradigma araştırılmaya başlanmıştır. (*Konseptin kendisi on yıllardır mevcuttur) Ve bu, son zamanlarda zeka modellerinin güçlü gelişimi ve daha büyük verilerin iletilmesi ihtiyacının artmasından kaynaklanan bir değişimdir.

Bu, anlamı (意味) alıp veren iletişim olarak adlandırıldığı için Semantik İletişim (Semantic Communication) olarak bilinir.

Semantik İletişim (Semantic communication)

Semantik iletişim, daha önce verinin tamamını iletiyorken, şimdi o verinin içerdiği temel anlamı, yani bağlamı iletmeyi hedefler.

Bu tür bir sorun, zaten Shannon ve Weaver'ın iletişim modelinde ortaya atılmış 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 aktarır?
3. Etkililik Sorunu: Aktarılan 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 yürütmektedir.

Olgunluk seviyesi 1 ile 2 ve 3 (Semantik İletişim) arasındaki farkı temsil etmek için tipik olarak yanan ev örneği kullanılır.

Bir ev yanmaktadır.

Mevcut iletişim paradigmasında, bu sahne detaylıca veriye dönüştürülür ve fotoğraf olarak iletilir.

Semantik iletişimde ise, "pencereden siyah duman çıkıyor ve alevler görünüyor" gibi tüm veriyi göndermek yerine, "Yangın var, hemen çıkış gerekli" gibi temel 'anlamı' iletme yöntemidir. Bu, gereksiz bilgileri cesurca atlamayı ve alıcının belirli bir eylemi (çıkış) gerçekleştirmesini sağlamayı amaçlar.

Eğer itfaiye kategorisinde aynı bilgi tabanına sahip uçtan uca bir iletişim söz konusuysa, bu, durum tespiti için gereken iletim veri miktarını çığır açıcı bir şekilde azaltabilir.

Bu semantik iletişimin temel kodlama/kod çözme mantığı bir iletişim paradigması olmasına rağmen, uygulama katmanı üzerinde çalışır. Gönderen tarafta, Semantik Kodlayıcı (Semantic Encoder) aracılığıyla verilen veri semantik veriye dönüştürülür ve alıcı tarafta, Semantik Kod Çözücü (Semantic Decoder) aracılığıyla bu veri, arka uçtaki kaynağın kullanabileceği bir formata işlenir. Bu ikisi, aynı bilgi tabanına sahip çıkarım modeli (inference model) gibi bir yapıda olacak ve bu sayede devasa veri iletimi olmaksızın semantiği alıp veren iletişim mümkün hale gelecektir.

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 aktardığı ve yorumladığı temel bir görev haline gelmiş olup, araştırmalar henüz yeni başlamaktadır.

Ancak, bu semantik bağlama dayalı iletişim sistemi, mevcut sözdizimsel (syntactic) iletişim sisteminden farklı olarak güvenilirliği (reliability) yapay zeka (AI) gibi unsurlara dayandırdığı için sorunların ortaya çıkma olasılığı çok yüksektir. Aynı Bilgi Tabanına (Knowledge Base) sahip olunsa bile, modelin kara kutu alanında farklı yorumlar ortaya çıkabilir.

Sonuç

6G (6. Nesil) mobil iletişimde, bu tür semantik iletişimin uygulanarak akıllı bir internet sistemi oluşturulacağı belirtiliyor, ancak uygulama katmanı üzerinde çalışan bir paradigmanın neden mobil iletişim şirketlerinin araştırma konusu olduğu konusunda bir soru işareti bulunmaktadır. Benim sezgime göre, mobil iletişim şirketleri teknik olarak sembol ve bitlerin doğru iletildiği 1. seviye olgunluk düzeyini garanti eden bir rol üstlenmeli ve semantik iletişimin çalıştığı nokta zaten uygulama yazılımlarının alanı olmalıdır.

Öte yandan, güvenilirliği temel değer olarak benimsemesi 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 açısına sahibim.

Buna rağmen bu yazıyı yazmamın sebebi, mobil iletişimin bir sonraki paradigmasının oldukça ilginç bir şekilde ilerlediğini düşünmemdir. Kanal kapasitesinin genişletilmesi için uydu internetinin devreye alınması, Project Kuiper, Starlink gibi oluşumların ortaya çıkmasıyla neredeyse kesinleşmiş bir durumdur ve Shannon Yasası'nın kısıtladığı sınırların yeni bir biçimde aşılmaya çalışılması oldukça dikkat çekicidir.

GO ile ilgili bir içerik olmadığı için gopher ile bitiriyorum.