5G網(wǎng)絡(luò)背景下人工智能技術(shù)應(yīng)用的路徑研討

杜明明

（廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630）

在新興技術(shù)不斷涌現(xiàn)的時(shí)代環(huán)境里，人工智能與5G網(wǎng)絡(luò)成為了大眾熱議的話(huà)題。而5G網(wǎng)絡(luò)的正式營(yíng)運(yùn)，不僅顯著地提升了網(wǎng)絡(luò)速率，還有效節(jié)省了人力、物力的投入，這也為人工智能技術(shù)的發(fā)展奠定了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。而兩者結(jié)合的產(chǎn)物則無(wú)疑是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代重要的衍生物，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)連接產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行高效處理，讓廣大的網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)切身感受到來(lái)自人工智能技術(shù)的便捷服務(wù)。

1 人工智能的概念

區(qū)別于傳統(tǒng)的人力工作模式，人工智能技術(shù)讓機(jī)器擁有了一些如同人類(lèi)獨(dú)特的智慧，不僅能夠感知情緒的變化，還可以針對(duì)所遇到的問(wèn)題做出相應(yīng)的決策，具體可分為如下兩部分內(nèi)容。

第一，機(jī)器學(xué)習(xí)是人工智能技術(shù)的核心內(nèi)容，讓計(jì)算機(jī)具備人類(lèi)的思維模式。這種機(jī)器學(xué)習(xí)主要包含以下四種[1]。首先是監(jiān)督學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)模式是在給定的訓(xùn)練樣本中輸入與之相對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽，同時(shí)設(shè)定輸出結(jié)果，以便在遇到未知的樣本后迅速輸出相對(duì)應(yīng)的結(jié)果。其次就是無(wú)監(jiān)督學(xué)習(xí)，不同于監(jiān)督學(xué)習(xí)，在這種學(xué)習(xí)模式的訓(xùn)練樣本中并無(wú)特定的標(biāo)簽，而是憑借在不斷的學(xué)習(xí)中找到所涉及的數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，但是其輸出結(jié)果則有著不確定性[2]。再次便是半監(jiān)督學(xué)習(xí)，這種學(xué)習(xí)模式是將設(shè)定好的標(biāo)簽數(shù)據(jù)同無(wú)標(biāo)簽的數(shù)據(jù)混合在一起，這種看似毫無(wú)章法的訓(xùn)練模式旨在提高該算法的學(xué)習(xí)性能。最后則是強(qiáng)化訓(xùn)練，這種訓(xùn)練模式猶如學(xué)生日常學(xué)習(xí)中的“題海戰(zhàn)術(shù)”，通過(guò)不斷地實(shí)踐，在發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤后及時(shí)調(diào)整策略，最終獲取最優(yōu)策略。

第二，由眾多的處理層與隱藏層構(gòu)成的深層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)造就了人工智能技術(shù)的深度學(xué)習(xí)，而這種深度學(xué)習(xí)的構(gòu)成相對(duì)復(fù)雜，具體包含了卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。

2 5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)人工智能的需要

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，人工智能也得到了快速的發(fā)展，以視頻或者多種實(shí)時(shí)傳感器為輸入，并能實(shí)時(shí)響應(yīng)，從而涌現(xiàn)出諸多有意思的應(yīng)用。設(shè)想一下，你去一個(gè)博物館或展覽館參觀，打開(kāi)手機(jī)攝像頭插在上衣口袋里逛一圈，回家后，手機(jī)上會(huì)自動(dòng)整理出你看過(guò)的所有展品的信息，并分析出你的興趣所在，讓你無(wú)不為之驚嘆。

與此同時(shí)，5G在推動(dòng)人工智能發(fā)展的同時(shí)，人工智能技術(shù)也會(huì)對(duì)5G的自動(dòng)化、智能化提供很有價(jià)值的幫助。根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)需求，5G將支持多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景[3]。為了支持這一系列的高性能指標(biāo)，5G引入了大規(guī)模天線(xiàn)、毫米波通信等先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)復(fù)雜程度明顯增加，且參數(shù)配置更加靈活。而5G網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、優(yōu)化及維護(hù)需求，將大大增加后續(xù)工作的復(fù)雜度，這讓以人工為主的傳統(tǒng)工作方式無(wú)法適應(yīng)。

3 5G的發(fā)展與演變

2019年是5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的元年，5G網(wǎng)絡(luò)在全球范圍內(nèi)的推廣，對(duì)各種新的行業(yè)服務(wù)和應(yīng)用起到關(guān)鍵推動(dòng)作用。為了響應(yīng)國(guó)家號(hào)召，中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通、中國(guó)電信這三大通信運(yùn)營(yíng)商紛紛開(kāi)通專(zhuān)屬的5G網(wǎng)絡(luò)信道[4]。而在5G網(wǎng)絡(luò)不斷推行的過(guò)程中，低延遲可以稱(chēng)得上是首要滿(mǎn)足的標(biāo)準(zhǔn)要求，使得網(wǎng)絡(luò)的延遲水平控制在10 ms之內(nèi)，這也對(duì)廣大的技術(shù)人員提出了一項(xiàng)全新的挑戰(zhàn)。此外，與4G相比，5G每平方千米可提供多達(dá)一百萬(wàn)個(gè)連接，可以滿(mǎn)足數(shù)字社會(huì)的巨大需求。

4 人工智能技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)背景下的應(yīng)用

4.1 自動(dòng)駕駛技術(shù)的應(yīng)用

雖然實(shí)現(xiàn)了汽車(chē)的無(wú)人駕駛，但因無(wú)法自動(dòng)修正駕駛狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)寬度不足等一系列問(wèn)題，使得自動(dòng)駕駛技術(shù)的發(fā)展之路異常艱辛[5]。在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，可充分借助V2V技術(shù)，將車(chē)輛感知范圍擴(kuò)大到視距之外，可使車(chē)輛及時(shí)了解車(chē)輛間的相互位置等其他狀態(tài)信息，提前對(duì)道路進(jìn)行判斷，能有效地避免追尾事故的發(fā)生，減少人身、財(cái)產(chǎn)損失。而在5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)日趨成熟之際，廣大網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員提出利用5G網(wǎng)絡(luò)來(lái)解決上述諸多問(wèn)題，5G網(wǎng)絡(luò)低時(shí)延和高速率的特征成為自動(dòng)駕駛技術(shù)的重要保障?？芍饕槍?duì)專(zhuān)屬的ACC巡航技術(shù)開(kāi)發(fā)出適用于各種道路的自動(dòng)駕駛路線(xiàn)，憑借系統(tǒng)的自動(dòng)分析、處理能力、高度感知能力及雷達(dá)技術(shù)對(duì)當(dāng)前路況進(jìn)行分析和判斷，保證其在絕對(duì)安全的情況下駕駛[6]。

4.2 遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)的應(yīng)用

所謂遠(yuǎn)程醫(yī)療，即借助計(jì)算機(jī)技術(shù)、遙感技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)醫(yī)療條件相對(duì)落后的偏遠(yuǎn)地區(qū)的病人進(jìn)行疾病咨詢(xún)?cè)\斷，并實(shí)施醫(yī)療救治。但是遠(yuǎn)程醫(yī)療在最初應(yīng)用之際，面臨著網(wǎng)絡(luò)卡頓、傳輸速率慢等問(wèn)題，讓廣大的醫(yī)療機(jī)構(gòu)“力不從心”。而網(wǎng)絡(luò)傳輸速率顯著降低的“罪魁禍?zhǔn)住北闶蔷W(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息格式，因?yàn)閿?shù)據(jù)信息格式的不同，導(dǎo)致信息的傳輸速率顯著不同。更有甚者，患者在執(zhí)行手術(shù)的過(guò)程中，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)延遲而引發(fā)醫(yī)療事故[7]。

在5G網(wǎng)絡(luò)背景下，憑借與肉眼無(wú)異的高清影像等特點(diǎn)，大幅提升會(huì)診質(zhì)量和效率，使遠(yuǎn)程診療效果更加精準(zhǔn)，真正打破了地域限制，讓“足不出戶(hù)看名醫(yī)”成為可能。

4.3 AR技術(shù)的應(yīng)用

AR技術(shù)，全稱(chēng)為增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)，即以攝影機(jī)影像的位置及角度為依托，并將其附著于圖像處理技術(shù)之上，該項(xiàng)技術(shù)充分實(shí)現(xiàn)了影像技術(shù)與現(xiàn)實(shí)世界的有機(jī)結(jié)合，增強(qiáng)了二者之間的互動(dòng)。其實(shí)這種增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)早在20世紀(jì)90年代便應(yīng)運(yùn)而生，但是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的電子產(chǎn)品應(yīng)用鮮少，這種全新的技術(shù)并未得到人們過(guò)多的關(guān)注，自海量電子產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，使得這種新興的AR技術(shù)重回大眾視野，并進(jìn)一步擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。

AR技術(shù)影像的輸出則需依靠高速的網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行，從而使得設(shè)備中所顯示的圖像無(wú)限趨近于真實(shí)環(huán)境，而我們?cè)谂宕鰽R設(shè)備執(zhí)行相關(guān)操作時(shí)，會(huì)產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)信息，而這一切得以實(shí)現(xiàn)，都是以增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)的邏輯思維能力為重要基礎(chǔ)的。而5G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)這一切的核心技術(shù)，傳感器采集的相關(guān)數(shù)據(jù)信息并將其發(fā)射到中央處理單元，之后則由AR技術(shù)負(fù)責(zé)對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行反饋和處理，從根本上減少了AR技術(shù)中由人為操作造成的網(wǎng)絡(luò)延遲[8]。

4.4 無(wú)人機(jī)基站的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、軍事、交通等領(lǐng)域，為生產(chǎn)生活提供了諸多的便利。而在通信基站的建設(shè)過(guò)程中，廣大技術(shù)人員也在不斷嘗試應(yīng)用無(wú)人機(jī)技術(shù)，大范圍地建造無(wú)人機(jī)基站。相比于地面通信技術(shù)，無(wú)人機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更加靈活，處理速度更高效、敏捷。隨著無(wú)人機(jī)基站的廣泛建設(shè)，其實(shí)用性、高效性的優(yōu)勢(shì)更加突出[9]。比如在2021年，河南地區(qū)遭受了前所未有的暴雨侵襲，多地通信基站停止工作，當(dāng)?shù)赝ㄐ挪块T(mén)調(diào)度了眾多無(wú)人機(jī)基站系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)首次大范圍高空無(wú)人基站工作模式，在這之后，我國(guó)諸多城市更是大力啟用無(wú)人機(jī)基站。在無(wú)人機(jī)基站被廣泛應(yīng)用通信工作的同時(shí)，仍然存在著安全保障不足、路徑優(yōu)化不到位等問(wèn)題。而人工智能技術(shù)與5G網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合，則成為無(wú)人基站技術(shù)一根重要的“救命稻草”。

5 5G網(wǎng)絡(luò)背景下人工智能面臨的挑戰(zhàn)

5.1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的應(yīng)用

雖然身處5G網(wǎng)絡(luò)的環(huán)境中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用并非一帆風(fēng)順，而是時(shí)時(shí)刻刻面臨著生存的挑戰(zhàn)，首要因素就是無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的使用效率相對(duì)較低。人工智能技術(shù)得以發(fā)展，離不開(kāi)海量的數(shù)據(jù)流量作為支撐，但是由于這些數(shù)據(jù)內(nèi)容的格式、特征、計(jì)算方式均有所差別，導(dǎo)致采用人工智能技術(shù)在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理時(shí)面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)。這也對(duì)廣大的技術(shù)工作者提出了更高的要求，開(kāi)發(fā)者要清楚哪些數(shù)據(jù)可以提取，哪些數(shù)據(jù)不可提取，并對(duì)所提取的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行綜合、有效的利用，否則將是“竹籃打水一場(chǎng)空”。

5.2 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性

我們?nèi)粘５纳钪袝?huì)接收到海量的數(shù)據(jù)信息，而這些數(shù)據(jù)的真?zhèn)蝿t有待進(jìn)一步的考證，但肯定的是，我們身處網(wǎng)絡(luò)信息復(fù)雜、多變的環(huán)境中。這造就了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景的復(fù)雜、多樣性。而人工智能技術(shù)在推測(cè)出相應(yīng)的算法后，很難直接用于不同場(chǎng)景，這導(dǎo)致了不同算法的針對(duì)性不強(qiáng)。眾所周知，在單一的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，采用人工智能算法來(lái)建模可謂是輕而易舉，而在場(chǎng)景和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)復(fù)雜、數(shù)據(jù)量大的網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景下，其建模的難度增加。此外，在一些場(chǎng)景中若直接應(yīng)用人工智能技術(shù)來(lái)建模，其應(yīng)用的效果則存在質(zhì)疑，無(wú)法做到“物盡其用”，這給從業(yè)人員提出了一項(xiàng)巨大的難題。新時(shí)期的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員在面臨日常業(yè)務(wù)的同時(shí)，還要綜合分析如何利用無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)知識(shí)來(lái)高效處理數(shù)據(jù)信息，建立一套動(dòng)態(tài)、實(shí)用性強(qiáng)的算法，輕松應(yīng)對(duì)不同的場(chǎng)景。

5.3 缺乏復(fù)合型人才

人工智能技術(shù)的發(fā)展速度驚人，已被應(yīng)用到日常生活各領(lǐng)域。與此同時(shí)，還存在一項(xiàng)顯著的問(wèn)題則是相關(guān)人才的缺乏，一些人工智能領(lǐng)域的人才，因?yàn)槿狈?duì)5G知識(shí)的解讀和實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致其對(duì)于5G網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)、監(jiān)管及維護(hù)等方面的工作難免生疏。而5G網(wǎng)絡(luò)的人才及管理者，也因?yàn)閷?duì)人工智能技術(shù)發(fā)展的理解不夠深入而導(dǎo)致二者的結(jié)合深度不足。由此可見(jiàn)，阻礙5G技術(shù)與人工智能技術(shù)結(jié)合發(fā)展的關(guān)鍵在于復(fù)合型人才的缺失，從而導(dǎo)致了無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性不足。

6 結(jié)束語(yǔ)

目前，人工智能技術(shù)已經(jīng)滲透到日常生活的每個(gè)角落，大到生產(chǎn)建設(shè)，小到日常娛樂(lè)，無(wú)一不顯示出人工智能技術(shù)的便利性。而在5G網(wǎng)絡(luò)的大環(huán)境下，人工智能技術(shù)已經(jīng)成為了5G網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)展的新引擎，并克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不足，取得了全新的突破。本文分為五個(gè)部分，首先闡述了人工智能的概念，明確了何為人工智能技術(shù)，其次，詳細(xì)分析了5G網(wǎng)絡(luò)對(duì)人工智能的需要，簡(jiǎn)要說(shuō)明了人工智能技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)用過(guò)程中需要考慮的因素。再次詳述5G的發(fā)展與演變，同時(shí)從自動(dòng)駕駛技術(shù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療技術(shù)、AR技術(shù)與無(wú)人基站四方面論述了人工智能技術(shù)在5G網(wǎng)絡(luò)背景下的具體應(yīng)用，最后，主要分析了5G無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)下人工智能面臨的挑戰(zhàn)，具體概括為無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的應(yīng)用、無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性、缺乏復(fù)合型人才三項(xiàng)內(nèi)容。■