AI Tabanlı Semantik İletişimin Öncülük Ettiği Yeni İletişim Paradigması

Shannon Yasası

Günümüzdeki iletişim, Shannon Yasası (Shannon's Law) temel alınarak gelişmiştir. Bu, ağ iletişiminin sınırlarını belirleyen bir teoridir ve aşağıda açıklanacak olan formüldeki kanal kapasitesinin maksimum değerini artırmaya yönelik girişimler olmuştur. Örneğin, MIMO (Multiple Input Multiple Output) gibi teknolojiler mevcuttur. Bu teknolojiler, Shannon'ın teorisine dayanarak daha yüksek kanal kapasitesine sahip olma çabalarının bir parçasıdır.

Shannon Yasası, kanal kapasitesini hesaplayan aşağıdaki formülle ifade edilir:

Bunlar sırasıyla Kanal Kapasitesi (Channel Capacity), Bant Genişliği (Bandwidth) ve Sinyal-Gürültü Oranı (Signal-to-Noise Ratio) anlamına gelir. Daha kolay 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 o kaynağın 1Hz başına kaç bit bilgi taşıyabileceğine dair Verimliliğin (log₂(1 + S/N)) çarpılmasıdır.

Kanal kapasitesini hesaplayan bu yasanın ortaya çıkmasıyla, iletişim sektörü kanal kapasitesini artırmak için çaba harcamaya başladı. Böylece, yaklaşık 70 yıl boyunca iletişimin yeniliklerinin çoğu kanal kapasitesinin iyileştirilmesinde gerçekleşti.

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 parçalara ayırarak iletmekte sınırlar ortaya çıkmaya başlamıştır. Örneğin, otonom bir aracın ürettiği veriler günde birkaç terabayta ulaşabilir ve bunu mevcut iletişim ağıyla sürdürmek neredeyse imkansızdır. Sadece daha fazla kablo döşeyerek ve daha fazla anten koyarak çözmek, ekonomik/fiziksel sınırlara ulaşılmasına neden olur.

Böylece, mevcut tüm bitlerin doğru bir şekilde iletilmesine yönelik paradigmadan uzaklaşarak, iletişime zeka dahil edilerek yalnızca bağlamın iletilmesini amaçlayan bir paradigma araştırılmaya başlandı. (Kavramın kendisi onlarca yıldır mevcuttu) Ve bu, son zamanlarda zeka modellerinin güçlü gelişimi ve daha büyük verilerin iletilmesi ihtiyacının bir sonucudur.

Bu, anlam alışverişinde bulunan iletişim olarak adlandırılır ve Semantik İletişim (Semantic Communication) olarak bilinir.

Semantik İletişim (Semantic communication)

Semantik iletişim, daha önce verinin tamamını iletiyorken, artık onun içinde yer alan temel anlamı, yani bağlamı iletmeyi hedefler.

Bu 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 iletir?
3. Etkililik Sorunu: İletilen anlam, alıcının davranışını ne kadar etkili bir şekilde etkiler?

Şimdiye kadar iletişimin gelişimi teknik sorunları neredeyse çözmüştür ve şimdi semantik ve etkililik sorunlarını tercüme etme görevini üstlenmektedir.

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

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 verileri göndermek yerine, "Yangın var, derhal müdahale gerekli" gibi temel 'anlamın' iletilmesi yöntemidir. Bu, gereksiz bilgiyi cesurca atlayarak, alıcının belirli bir eylemi (müdahale) gerçekleştirmesini sağlamayı amaçlar.

Eğer itfaiye gibi aynı bilgi tabanına sahip uçtan uca bir iletişim söz konusuysa, bu, durumun anlaşılması için gereken iletim verisi miktarını çığır açan bir şekilde azaltabilir.

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

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

Ancak, bu anlamsal bağlama dayalı iletişim sistemi, mevcut sözdizimsel (syntactic) iletişim sisteminden farklı olarak güvenilirliği (reliability) yapay zekaya (AI) vb. dayandırdığı için sorunların ortaya çıkma olasılığı çok yüksektir. Aynı Bilgi Tabanına (Knowledge Based) sahip olunsa bile, modelin kara kutu (black box) alanından farklı yorumlar ortaya çıkabilir.

Sonuç

6G (6. Nesil) mobil iletişimde bu tür bir 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 bir 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 tutum sergiliyorum.

Buna rağmen bu yazıyı yazmamın nedeni, mobil iletişimin bir sonraki paradigmasının oldukça ilginç bir şekilde ilerlediğini düşünmemdir. Kanal kapasitesinin genişletilmesi için uydu internetinin benimsenmesi, Project Kuiper, Starlink vb. ortaya çıkışıyla neredeyse kesinleşmiş bir gerçektir ve Shannon Yasası'nın kısıtladığı sınırları yeni bir biçimde aşma girişimi oldukça şaşırtıcıydı.