5G 通信技術(shù)促進(jìn)人工智能發(fā)展應(yīng)用研究

楊 俞

（國維技術(shù)有限公司，安徽 合肥 230012）

0 引 言

5G 通信技術(shù)為人工智能的發(fā)展提供了強大的支持，人工智能基于5G 通信技術(shù)可以從云端走向邊緣，實現(xiàn)分布式的人工智能計算。這意味著，在終端設(shè)備方面，可以實現(xiàn)更快速的人工智能推理，從而降低時延，提高效率。同時，5G 通信技術(shù)可以為人工智能提供大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)高速傳輸，從而支持人工智能進(jìn)行更加精準(zhǔn)的訓(xùn)練和學(xué)習(xí)。5G 通信技術(shù)以其高速率、低延遲的特點，推動著物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智能交通等領(lǐng)域的變革。人工智能通過模擬人類智能，在圖像識別、語音識別、自然語言處理等領(lǐng)域取得了顯著成果[1]。5G 網(wǎng)絡(luò)在5 GHz頻段和毫米波頻段上具有優(yōu)勢。其中，毫米波具有覆蓋廣、穿透性強等特點，可以擴(kuò)展人工智能應(yīng)用的范圍[2]。人工智能是新一代信息技術(shù)的重要組成部分，是實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵支撐技術(shù)之一。文章將探討5G 通信技術(shù)在人工智能發(fā)展中的應(yīng)用，分析其帶來的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)，以及未來的發(fā)展方向。

1 5G 通信技術(shù)與人工智能發(fā)展情況分析

1.1 5G 通信技術(shù)發(fā)展情況分析

1980—2020 年，1G 通信逐漸發(fā)展為5G，逐漸實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)及人工智能的普及。5G 通信技術(shù)的發(fā)展歷程如圖1 所示。

圖1 5G 通信技術(shù)發(fā)展歷程

2015年，國際電信聯(lián)盟為5G定義了3大應(yīng)用場景，包括大寬帶、大規(guī)模連接以及超低時延，涵蓋了超高清視頻、3D 游戲、增強現(xiàn)實、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能醫(yī)療、自動駕駛、智能家居、語音交互以及智慧城市等內(nèi)容，實現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)與人工智能的深度融合。

2019 年6 月6 日，中華人民共和國工業(yè)和信息化部向中國電信集團(tuán)有限公司、中國移動通信集團(tuán)有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司以及中國廣播電視網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)有限公司發(fā)放了5G 商用牌照，標(biāo)志著我國正式進(jìn)入5G 商用元年。

1.2 5G 通信+人工智能發(fā)展情況

5G 是新一代信息通信技術(shù)的重要組成部分，5G與人工智能融合將產(chǎn)生巨大的賦能效應(yīng)。5G 通信技術(shù)具有高速率、大容量和低時延3 大特點，為人工智能的快速發(fā)展提供了技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能能夠在不同場景下實現(xiàn)各類信息的獲取與處理，5G 通信技術(shù)的高速率可以保證信息獲取效率，使其能夠更加快速地分析和處理數(shù)據(jù)[3]。5G 通信技術(shù)為人工智能提供了強大的算力支持，具有低時延、高可靠等特點，可以支持深度學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練過程中大量數(shù)據(jù)的實時傳輸?；?G 的3 大特征，可促進(jìn)人工智能的快速發(fā)展，實現(xiàn)人工智能落地應(yīng)用。5G 通信技術(shù)對于人工智能的影響概括為3 個階段，如圖2 所示。

圖2 人工智能發(fā)展階段

人工智能逐漸落地，廣泛應(yīng)用于各行業(yè)，包括智能制造、智能交通、智能家居、智能行政、智能醫(yī)療、智能商務(wù)以及智能安防，全方位地實現(xiàn)了行業(yè)發(fā)展智能化，推動了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2 5G 通信技術(shù)的應(yīng)用場景分析

2.1 5G 助力車聯(lián)網(wǎng)和智慧交通的發(fā)展

隨著車聯(lián)網(wǎng)和智慧交通的發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨蟛粩嘣黾樱?G 將為車聯(lián)網(wǎng)和智慧交通發(fā)展提供堅實的基礎(chǔ)。5G 網(wǎng)絡(luò)可以為汽車、交通、能源和建筑等行業(yè)帶來巨大變革。車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將提供更多的安全保障，實現(xiàn)更加安全、高效的自動駕駛功能。

車聯(lián)網(wǎng)是利用移動通信網(wǎng)絡(luò)提供智能化車載信息服務(wù)，以保障交通安全、提高通行效率、改善駕乘體驗的一項新技術(shù)。通過5G 網(wǎng)絡(luò)，智能駕駛車輛可以與道路基礎(chǔ)設(shè)施互聯(lián)，實現(xiàn)車車、車路之間的信息共享和實時交互。智能駕駛車輛的運行狀態(tài)可以實時傳輸?shù)降缆饭芾聿块T，方便管理人員及時掌握道路通行情況。此外，智能駕駛車輛可以通過與其他車輛交換信息，為其他車輛提供預(yù)警信息，保障行車安全。在無人駕駛領(lǐng)域，5G 網(wǎng)絡(luò)可以使智能駕駛車輛與周圍的行人、障礙物等進(jìn)行實時交互，提供更加智能化的道路安全預(yù)警和輔助駕駛服務(wù)。同時，車聯(lián)網(wǎng)能解決智能交通系統(tǒng)中出現(xiàn)的交通擁堵、道路堵塞、環(huán)境污染等問題。車聯(lián)網(wǎng)具體可分為3 個層次，如圖3所示。

圖3 汽車網(wǎng)聯(lián)化層次

智慧交通系統(tǒng)可以幫助車輛自動完成導(dǎo)航、計算等工作，減少車輛使用的能源消耗和環(huán)境污染，提高資源利用率。在智慧交通中，5G 網(wǎng)絡(luò)可以加快數(shù)據(jù)傳輸速率，提升數(shù)據(jù)傳輸可靠性。此外，5G 網(wǎng)絡(luò)可以提升車輛定位精度和速度，提高交通事故的處理效率。

2.2 5G 為智能制造帶來更多機會

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是5G 時代下的關(guān)鍵應(yīng)用場景，通過5G 技術(shù)可以實現(xiàn)工廠內(nèi)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，將所有設(shè)備通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺進(jìn)行連接，從而實現(xiàn)大規(guī)模、低成本、高效率的生產(chǎn)管理。5G 網(wǎng)絡(luò)為智能制造提供了更高的速率、更低的時延和更豐富的數(shù)據(jù)資源，能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備之間和企業(yè)與用戶之間的信息交互，實現(xiàn)人機協(xié)同，增強智能制造系統(tǒng)的自適應(yīng)能力。5G 網(wǎng)絡(luò)支持工業(yè)生產(chǎn)制造流程中不同類型機器之間的實時通信，利用5G 網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)機器對機器（Machine to Machine，M2M）通信，工廠內(nèi)部設(shè)備可以通過5G 網(wǎng)絡(luò)與外部設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的實時控制和優(yōu)化[4]。5G 網(wǎng)絡(luò)能夠為智能制造提供豐富的數(shù)據(jù)資源和應(yīng)用場景。例如，在智慧工廠中，通過5G 網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崟r監(jiān)測生產(chǎn)線上每一臺機器的運行狀態(tài)，并分析生產(chǎn)數(shù)據(jù)，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程和降低生產(chǎn)成本。

2.3 5G 將推動智慧醫(yī)療和健康管理發(fā)展

智慧醫(yī)療是基于5G 通信技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，可以為人們提供更加便捷和高效的醫(yī)療服務(wù)，改善患者的治療效果。醫(yī)療大數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于疾病預(yù)警、健康管理和個性化治療等方面，實現(xiàn)精準(zhǔn)化醫(yī)療和輔助醫(yī)生診療。智慧醫(yī)療是新一代信息技術(shù)與傳統(tǒng)醫(yī)療模式深度融合的產(chǎn)物，可促進(jìn)健康產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶動相關(guān)領(lǐng)域創(chuàng)新[5]。5G 將對我國健康管理產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響，促使健康管理廣泛應(yīng)用于健康大數(shù)據(jù)分析、精準(zhǔn)化治療和健康教育等領(lǐng)域[6]。

2.4 5G 與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以工業(yè)大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過5G 等通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)制造、經(jīng)營管理和外部供應(yīng)鏈等多個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)協(xié)同與共享，進(jìn)而構(gòu)建起工業(yè)生產(chǎn)與服務(wù)的新生態(tài)體系。5G 具有大容量、低時延、高可靠等技術(shù)特點，在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中具有較大的優(yōu)勢，可提高工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的連接性能。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場景豐富，包括智能制造、智慧物流、遠(yuǎn)程監(jiān)控以及設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)等。5G 技術(shù)可滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)海量設(shè)備連接和控制的需求，幫助實現(xiàn)工業(yè)設(shè)備和生產(chǎn)線的智能化改造。5G 網(wǎng)絡(luò)具有大容量和低時延等特點，能夠?qū)崿F(xiàn)信息傳輸?shù)膶崟r性，提高設(shè)備控制精度和運行效率。5G 技術(shù)可以為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)提供安全可靠的通信服務(wù)，降低網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險。5G 網(wǎng)絡(luò)具備較高的可靠性，可以有效提升通信穩(wěn)定性，保證數(shù)據(jù)安全傳輸。5G 技術(shù)能夠支持靈活的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，使其與不同類型的工業(yè)設(shè)備實現(xiàn)互聯(lián)互通，并支撐多終端靈活接入，同時可以支持多樣化場景，滿足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的差異化需求。

2.5 5G+人工智能的智能機器人及可穿戴設(shè)備

智能機器人可實現(xiàn)語音識別、圖像識別、生物特征識別、專家系統(tǒng)、智能搜索、自動程序設(shè)計以及智能控制等。智能可穿戴設(shè)備包括消費類可穿戴設(shè)備，如智能手表、眼鏡、手環(huán)等；醫(yī)療類可穿戴設(shè)備，如無創(chuàng)連接監(jiān)測設(shè)備、可穿戴電腦圖耳機等；工業(yè)類可穿戴設(shè)備，如可穿戴工業(yè)顯示器等；嬰兒、老人、寵物用的相關(guān)可穿戴設(shè)備。智能可穿戴設(shè)備為人們的生活提供了極大的便利。

3 5G 通信技術(shù)與人工智能發(fā)展的未來趨勢及面臨的挑戰(zhàn)

3.1 發(fā)展趨勢

5G 通信技術(shù)和人工智能的發(fā)展呈現(xiàn)出深度融合的趨勢。隨著5G 技術(shù)的普及和應(yīng)用，人工智能將會得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。一方面，5G 會促進(jìn)人工智能硬件的發(fā)展，進(jìn)一步提升人工智能芯片的算力和能效比；另一方面，5G 會為人工智能提供更快速、更穩(wěn)定、更廣泛的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換，使得人工智能更好地學(xué)習(xí)和改進(jìn)自身。此外，5G 與人工智能的深度融合將催生出更多創(chuàng)新應(yīng)用和商業(yè)模式，為智能時代的發(fā)展帶來更多機遇和挑戰(zhàn)。

3.2 面臨的挑戰(zhàn)

一是，5G 通信技術(shù)仍存在部分核心技術(shù)缺失和產(chǎn)品缺乏競爭力等問題；二是，5G 通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新能力不足，缺少能夠與之配套的高水平、專業(yè)化人才；三是，在國際競爭中不具備優(yōu)勢，我國5G 通信產(chǎn)業(yè)尚未形成具有國際競爭力的標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品體系；四是，在國際競爭中面臨被“卡脖子”的風(fēng)險，關(guān)鍵核心技術(shù)受制于人；五是，中國5G 產(chǎn)業(yè)存在生態(tài)體系不健全、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展不充分等問題。

4 結(jié) 論

5G 通信技術(shù)與人工智能的結(jié)合已經(jīng)成為推動智能時代發(fā)展的重要力量。5G 通信技術(shù)為人工智能提供了更快速、更穩(wěn)定、更廣泛地連接和信息交換，使得智能設(shè)備能夠更好地協(xié)同工作。同時，5G 通信技術(shù)能夠提高智能設(shè)備的智能化水平，使得人工智能能夠更好地服務(wù)于人們的生產(chǎn)和生活。未來，隨著5G 技術(shù)的逐步普及和應(yīng)用，人工智能將會得到更廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，為智能時代的發(fā)展帶來更多機遇和挑戰(zhàn)。