Представьте себе мир, в котором высокоинтеллектуальная беспроводная система может контролировать окружающую среду и бороться с загрязнением, может отправить колонну для перевозки нескольких человек, а также может помочь найти пропавших малышей, поскольку она может идентифицировать кого угодно и где угодно. Шестое поколение беспроводной связи (6G) уже не за горами, и исследователи из Университета Южного Иллинойса (SIU) в Карбондейле в США изучают ключевые связи, которые заставляют ее работать.
Гаян Арума Бадуге, доцент Школы электротехники, компьютерной и биомедицинской инженерии SIU, возглавляет международную исследовательскую группу, работающую над этим исследованием. Команда получила финансирование в размере 1,13 миллиона долларов. В состав команды входят SIU и Университет Вилланова в США, а также Университет Аалто в Финляндии.
Трехлетний проект направлен на изучение интеграции систем передачи данных с помощью искусственного интеллекта и радиолокационного зондирования для технологии 6G.
«Это уникальное исследовательское партнерство, которое объединяет Европейский Союз и Соединенные Штаты с упором на развитие области искусственного интеллекта и интегрированного зондирования и связи». — сказал Бадуге.
Ожидается, что в дополнение к услугам передачи голоса и данных, которые используются в настоящее время, технология 6G будет включать в себя такие сенсорные функции, как высокоточное отслеживание и картографирование местоположения, визуализация местности, а также работу автономных транспортных средств, в том числе «группировку», когда несколько транспортных средств работали вместе как единое целое.
Решения 6G на основе искусственного интеллекта
Управляемая и контролируемая передовым искусственным интеллектом, эта технология также сможет выполнять новые функции, связанные с наблюдением, включая обнаружение типов жестов или действий, которые могут проявлять люди, а также идентификацию человека, который совершает эти жесты или действия. Эта способность системы предназначена для извлечения, классификации и прогнозирования типичных движений человеческого тела, таких как стояние, сидение, ходьба, прыжки, улыбка или плач.
Работа Бадуджа сосредоточена на разработке теоретической основы технологии, разработке беспроводных систем, способных интегрировать мобильную связь, а также визуализацию и зондирование окружающей среды в будущие системы. Интеграция системы повысит эффективность и функциональность.
«Беспроводная система 6G со встроенными возможностями обнаружения и связи может использоваться для мониторинга окружающей среды, транспортных сетей и дистанционного зондирования, — говорит Бадуге, — а также будет способствовать созданию умных городов, одновременно улучшая промышленность, производство и сельское хозяйство».
Ключом к тому, чтобы сделать 6G всем, что он обещает, является использование сходства между существующими системами радиозондирования и связи. Эти системы имеют или совместно используют спектр, аппаратную архитектуру и конвейеры обработки информации.
Бадудж хотел разработать структуру, которая более формально объединила бы две системы в единую аппаратную платформу, используя унифицированную форму сигнала и стратегию передачи, контролируемую ИИ. Такая система будет более способна обрабатывать сигналы от различных датчиков, а также обрабатывать обычные сотовые телефоны и передавать данные.
Интеграция систем сотовой связи и радиолокационного зондирования
Исторически сложилось так, что радиосистемы сотовой связи и радиолокационного зондирования проектировались и работали независимо. Эти системы используют разные формы сигналов, непересекающиеся радиодиапазоны и отдельные аппаратные платформы.
Современная система беспроводной связи 5G в основном разработана и оптимизирована для мобильной сотовой связи. Однако спрос на более высокие скорости передачи данных и количество подключаемых беспроводных устройств растет, и для удовлетворения этого спроса инженеры используют большие антенные решетки, работающие на более высоких частотах.
«Электромагнитный спектр, или радиодиапазон, для целей связи и зондирования — чрезвычайно дефицитный и дорогой ресурс», — говорит Бадуге, — «и объединение задач связи и зондирования на одной аппаратной платформе может значительно повысить эффективность». «Эта конструкция также более эффективна с точки зрения затрат, поскольку дорогостоящее радиочастотное оборудование можно повторно использовать для целей связи и зондирования.
Проблемы интеграции
Интеграция двух систем, предназначенных для разных задач, является сложной задачей из-за конкурирующих целей проектирования, связанных с передачей данных и задачами радиолокационного зондирования.
«По этой причине мы рекомендуем использовать ряд инструментов, таких как теория связи и информации, оценка и обнаружение, а также искусственный интеллект, управляемый данными, для решения проблем проектирования». — сказал Бадуге.
Бадудж надеется, что исследование поможет интегрировать возможности радиозондирования в технологии 6G, включая системы сотовой связи, беспроводные локальные сети и промышленные сети Интернета вещей, сохраняя при этом низкие затраты и сохраняя спектр и вычислительную мощность.
