هوش مصنوعی در خدمت نسل ششم شبکه‌های ارتباطی

عصری که در آن زندگی می‌کنیم، در حال ورود به انقلاب صنعتی چهارم و فناوری موج ششم قرار دارد. در شرایطی که پنج تحول فناور‌محور قبلی بر مکانیزه کردن استفاده از آب، موتور بخار، موتور الکتریکی، موتور احتراقی و فناوری اطلاعات متمرکز بودند، اما تحول ششم مبتنی بر فناوری‌هایی مثل هوش مصنوعی، اینترنت اشیاء، زنجیره بلوکی، رایانش کوانتومی و فناوری‌های مرتبط است. با این‌حال، عاملی که باعث شده تا این تحول بزرگ با توقف روبه‌رو شود، محدودیت‌های اجرایی و فنی در زمینه ساخت سامانه‌ها و نحوه برقراری ارتباط آن‌ها با یک‌دیگر است. همین مسئله باعث شده تا پژوهشگران و شرکت‌های فعال در زمینه مخابرات به‌فکر استفاده از راه‌حل‌های هوشمند در این زمینه باشند.

مطلب پیشنهادی

کاربردهای هوش مصنوعی در حوزه اینترنت اشیاء

هوش مصنوعی چه تاثیراتی بر اینترنت اشیاء دارد؟

ورود به عصری جدید با محوریت اتصال پایدار با بالاترین سرعت ممکن

در عصری که اینترنت مولفه کلیدی و تاثیرگذار آن به‌شمار می‌رود، تمامی مردم و صنایع از طریق اینترنت با یک‌دیگر در ارتباط هستند؛ به‌طوری‌که اینترنت نحوه ارتباط اجتماعی ما و انجام کارها را دست‌خوش تغییرات اساسی کرده است. نفوذ گسترده اینترنت باعث شده تا کارمندان از خانه به منابع و شبکه‌های سازمانی متصل شوند و کارهای روزمره خود را انجام دهند. هنگامی که صحبت از مفاهیم انقلاب صنعتی چهارم به میان می‌آید، مهم است که همه‌چیز شفاف‌سازی شود. به‌طور مثال، اصطلاح انقلاب صنعتی چهارم اولین بار توسط دفتر آکادمی ملی علوم و مهندسی آلمان در سال ۲۰۱۳ مورد استفاده قرار گرفت.  در گزارشی که آکادمی ملی علوم و مهندسی آلمان آن‌را منتشر کرد، دلیل اصلی شکل‌گیری انقلاب صنعتی چهارم، به‌روزرسانی و خط‌دهی به تولید در کشور آلمان از طریق به‌کارگیری گسترده هوش مصنوعی در زمینه تولید هوشمند و کارخانه هوشمند عنوان شده است. هنگامی که صحبت از تولید هوشمند در کارخانه هوشمند به میان می‌‌آید، منظور ما آماده‌سازی یک بستر ارتباطی دقیق میان بخش‌های مختلف یک کارخانه است که در آن دستگاه‌های تولیدی از فناور‌ی‌هایی مثل اینترنت اشیاء و روبات‌هایی که میان‌افزارها و سیستم‌‌عامل‌های هوشمندی را دارند با یک‌دیگر در ارتباط باشند، ورودی‌های دستگاه‌های مختلف را دریافت و تحلیل کرده و محصولات باکیفیتی را تولید کنند. به‌طوری که خروجی نهایی بالاترین سطح از کیفیت را داشته باشد. نکته قابل تاملی که در این زمینه وجود دارد این است که تولید همواره اشاره به کالاهای فیزیکی ندارد، بلکه انواع مختلف سرویس‌ها و تجهیزات الکترونیکی را شامل می‌شود. به‌منظور آماده‌سازی چنین زیرساخت یکپارچه و هوشمندی، نیازمند یک کانال ارتباطی قدرتمند و بستری پایدار هستیم که بتواند بدون مشکل خدمت‌رسانی کند. در شرایطی که نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی قابلیت‌های خوبی در زمینه پایداری و سرعت در اختیار ما قرار دادند، اما هنوز هم در برخی از موارد به ارتباطاتی نیاز داریم که کمترین میزان تاخیر را داشته باشند. یکی از دلایل تمرکز شرکت‌ها بر نسل بعدی شبکه‌های ارتباطی دستیابی به سرعت بالاتر، کمترین میزان تاخیر و پایداری است. 

هنگامی که صحبت از تعریف جامعی برای هوش مصنوعی به میان می‌آید، کارشناسان و شرکت‌ها اتفاق‌‌نظر ندارند و هریک تعریف خاص خود را ارائه می‌کنند. با این‌حال، بخش عمده‌ای از این تعاریف به جنبه مشخصی از هوش مصنوعی اشاره دارند. به‌طور مثال، آلن تورینگ، دانشمند شهیر انگلیسی، هوش مصنوعی را فرآیندی توصیف کرد که سامانه‌های کامپیوتری از طریق آن رفتارهایی مشابه با انسان‌ها را تحت شرایط و دستورالعمل‌های مشخص از خود نشان می‌دهند. تعریف دقیق‌تری که در این زمینه انجام شده، از سوی سازمان بین‌المللی همکاری و توسعه اقتصادی است که می‌گوید: «هوش مصنوعی، مجموعه فناوری‌هایی است که از طریق آن‌ها ماشین‌ها قادر هستند به‌گونه‌ای رفتار و عمل کنند که شباهت زیادی به مجموعه فعالیت‌هایی داشته باشند که برخواسته از هوش انسانی است. به بیان دقیق‌تر، هوش مصنوعی یک دانش محاسباتی است که بر مبنای آن، ماشین‌ها می‌توانند به ادراک عینی، استدلال و عمل دست پیدا کنند. ترکیب این عوامل با یک‌دیگر باعث می‌شوند تا ماشین‌ها توانایی خودیادگیری را به‌دست آورند. 

مطلب پیشنهادی

پیاده‌سازی شبکه محلی بی‌سیم قدرتمند مبتنی بر 6G

وای فای 7 در تعامل با نسل ششم شبکه‌های ارتباطی چه دستاوردی برای ما به‌همراه دارد؟

نسل ششم شبکه‌های ارتباطی

نسل ششم شبکه‌های ارتباطی، دستیابی به کانال‌های ارتباطی سریع‌تری را فراهم می‌کند و البته، تنش‌هایی را نیز میان برخی از کشورها به‌وجود آورده است، زیرا اهمیت کاملا استراتژیک دارد. از این‌رو، تاثیرگذاران بر دنیای علم و فناوری نگاه خاصی به آن دارند. فناوری‌های ارتباطی سیار هر 10 سال یک‌بار به‌روزرسانی بزرگی را تجربه می‌کنند که برخواسته از شرایط موجود و تحولات دنیای فناوری اطلاعات است. پیش‌بینی‌ها به این نکته اشاره دارند که 6G تا سال 2030 به مرحله راه‌اندازی و عملیاتی شدن خواهد رسید، اما حداقل یک یا دو سال طول خواهد کشید تا به‌شکل گسترده توسط شرکت‌ها و کاربران مختلف مورد استفاده قرار گیرد. کارشناسان بر این باور هستند که در سال 2030 میلادی، انقلاب صنعتی چهارم ظرفیت‌های تولیدی و فناورمحور خود را متجلی خواهد ساخت، زیرا نسل ششم شبکه‌های ارتباطی نرخ انتقال اطلاعات را به یک ترابیت در ثانیه که ده برابر بیشتر از نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی است خواهد رساند، پهنای باند ترافیک را ده برابر بیشتر از نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی می‌کند، در حالی که مصرف انرژی بهینه‌ای خواهد داشت. همچنین، نسل ششم شبکه‌های ارتباطی در زمینه منطقه‌ای که تحت پوشش قرار می‌دهند و اعتمادپذیر بودن، عملکرد بهتری نسبت به اسلاف خود خواهد داشت. 

ارتباط میان هوش مصنوعی و نسل ششم شبکه‌های ارتباطی  

همان‌گونه که اشاره شد، واحدهای تولیدی به زیرساخت ارتباطی جدید کاملا متصل نیاز دارند تا بتوانند به شکل عینی انقلاب صنعتی چهارم را محقق کنند. نسل ششم شبکه‌های ارتباطی، شاهراه ارتباطی دنیای فناوری هستند، در حالی که هوش مصنوعی نقش مرکز فرمان‌‌دهی یا همان مغز را برعهده خواهد داشت و مولفه‌های دیگر همچون روبات‌ها و دستگاه‌های اینترنت اشیاء، تجهیزات شکل‌دهنده این پیکره خواهند بود. اطلاعات و دستوراتی که هوش مصنوعی برای این تجهیزات ارسال می‌کند، از طریق شبکه‌های نسل ششم برای تمامی تجهیزات متصل به شبکه ارسال خواهد شد. در این سیستم یکپارچه، نسل ششم شبکه‌های ارتباطی بستری را آماده می‌کنند که توسط آن، فرآیند انتقال و جریان اطلاعات و ارتباطات فراهم شود. در معماری فوق، هوش مصنوعی اطلاعات را از طریق نسل ششم شبکه‌های ارتباطی دریافت می‌کند، آن‌ها را تحلیل کرده و نتیجه را در قالب مجموعه دستورالعمل‌هایی دوباره برای زیرساخت نسل ششم شبکه‌های ارتباطی ارسال می‌کند تا در اختیار کلاینت‌ها قرار بگیرد. در مقطع کنونی، نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی، ملزومات فنی لازم برای پشتیبانی از انتقال حجم عظیم داده‌ها بدون قطعی یا افت سرعت را ندارد. به همین دلیل، نیازمند نسل پیشرفته‌تری از ارتباطات موبایلی هستیم. 

بر مبنای توضیحاتی که ارائه کردیم، متوجه شدیم که هوش مصنوعی چه نقش تاثیرگذاری بر نسل ششم شبکه‌های ارتباطی دارد. انتظار می‌رود در سال‌های پیش‌ رو روند توسعه هوش مصنوعی شتاب بیشتری پیدا کند و گوشی‌های هوشمند به‌شکل فراگیرتری از آن استفاده کنند. به‌طوری که هوش مصنوعی در آینده نزدیک به یکی از الزامات مهم توسعه برنامه‌های موبایل تبدیل خواهد شد و شمار زیادی از سرویس‌های موجود روی گوشی‌های هوشمند بر مبنای هوش‌ مصنوعی به کاربران خدمت‌رسانی می‌کند. علاوه بر‌این، انتظار می‌رود در آینده نرخ استفاده از تلفن‌های هوشمند در سراسر جهان افزایش پیدا کند که باعث خواهد شد نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی توانایی پاسخ‌گویی به این حجم از ارتباطات را نداشته باشد. 

در نسل ششم شبکه‌های ارتباطی انتظار می‌رود فناوری از قالب مفهوم

وسایل مرتبط به‌سمت «شبکه هوشمند ارتباطی» حرکت کند. شبکه هوشمند ارتباطی معنای گسترده‌تری نسبت به سامانه‌های خودکار دارد و شاخص‌ترین ویژگی آن ارتباط پیوسته سیستم با هوش مصنوعی و اتخاذ تصمیمات دائمی و لحظه‌ای است. 

موضوع مهم دیگری که نیاز به نسل ششم شبکه‌های ارتباطی و هوش مصنوعی را دوچندان می‌کند، مبحث ذخیره‌سازی و انبار داده‌ها است. هنگامی که صحبت از ذخیره‌‌سازی داده‌ها به میان می‌آید، مسائل مختلفی وجود دارد که باید به آن‌ها رسیدگی شود. آماده‌سازی بسترهای مناسب، پروتکل‌های داده‌ای، سطح دسترسی به داده‌ها، تامین امنیت و حریم خصوصی از مباحث مهمی هستند که باید به آن توجه شود.  آمارها نشان می‌دهند که حجم داده‌های تولیدشده در جهان روند کاملا افزایشی دارد، در حالی که به‌لحاظ فنی محدودیت‌هایی در زمینه تجمیع و نگه‌داری از داده‌ها در یک مکان وجود دارد. یکی از روندهای مهم برای استفاده کارآمد از این داده‌‌ها به‌کارگیری الگوریتم‌های هوشمند در قالب روش‌های توزیع‌‌شده است؛ به‌طوری‌که داده‌ها در یک مکان و بانک اطلاعاتی مشخص نگه‌داری نشوند و به‌شکل توزیع‌شده ذخیره‌سازی شوند. در ادامه، زیرساخت ارتباطی مبتنی بر نسل ششم شبکه‌های ارتباطی، دسترسی به این اطلاعات توزیع‌شده را فراهم می‌کند.  مزیتی که روش فوق دارد این است که امکان نظارت بر داده‌ها را برای تولیدکنندگان داده‌ها ساده می‌کند و کاربران اجازه می‌دهد به‌شکل دقیق‌تری از آن‌ها استفاده کنند. علاوه بر این، روش مذکور امکان استفاده از پروتکل داده‌های مختلف را می‌دهد و روند استفاده از داده‌ها را تسهیل می‌کند. با این‌حال، به‌کارگیری روش مذکور، تنها زمانی امکان‌پذیر است که ظرفیت انتقال این حجم از داده‌‌ها با بالاترین سرعت و بدون قطعی و کاهش سرعت در هر نقطه از جهان وجود داشته باشد. این درست همان نقطه‌‌ای است که نسل ششم شبکه‌های ارتباطی با پوشش گسترده و سرعت بالایی که ارائه می‌کند، راهگشا است. 

تعامل هوش مصنوعی و نسل ششم شبکه‌های ارتباطی 

برای آن‌که شناخت دقیق‌تری از تعامل میان هوش مصنوعی و نسل ششم شبکه‌های ارتباطی  داشته باشیم، اجازه دهید به دو سناریو روز در این زمینه اشاره داشته باشیم. خودروهای خودران یکی از مباحث داغ دنیای فناوری هستند. خودروهای خودران به‌لطف فناوری‌های ابداعی شرکت‌هایی مثل تسلا، در سال‌های اخیر به دستاوردهای بزرگی رسیده‌اند و نگاه‌ها را معطوف به خود کرده‌اند. خودروهای خودران تجلی زیبایی از تعامل هماهنگ هوش مصنوعی، سامانه‌های خودکار و شبکه‌های ارتباطی پرسرعت بی‌سیم هستند. این خودروها بر مبنای کلاسی که به آن تعلق دارند بدون نیاز به مداخلات انسانی می‌توانند تمام وظایف راننده را انجام دهند و در عمل انسان‌ها را از رانندگی آزاد سازند. این خودروها، کلان‌‌داده‌های برخط و لحظه‌ای درباره محیط پیرامون جمع‌آوری کرده و در اختیار سیستم هوش مصنوعی قرار می‌دهند تا هوش مصنوعی از طریق پردازش آن‌ها تصمیم‌گیری کند که خودرو باید در هر لحظه چه کاری را انجام دهد. نسل ششم شبکه‌های ارتباطی قادر است بدون مشکل فرآیند انتقال کلان‌‌داده‌ها را با سرعت بالا پشتیبانی کند. این مثال به‌وضوح نشان می‌دهد که حتا یک ثانیه قطعی ارتباط یا اختلال در انتقال و شبکه می‌تواند خسارت‌های مالی و انسانی غیرقابل تصوری را به‌وجود آورد. تصمیمات خودروهای خودران کاملا مبتنی بر داده‌ها، عملکرد دیگر خودروها و مواردی مثل علائم کنار جاده‌ای، چراغ‌های راهنمایی و غیره است. به‌طور مثال، اگر سیستم انتقال داده یک خودرو تصادف‌‌کرده دچار اختلال شده باشد و داده‌های آن به خودرو در حال حرکت انتقال پیدا نکند، سیستم هوش‌ مصنوعی نمی‌تواند بر مبنای داده‌های جدید تصمیم قبلی را تغییر داده و به‌روزسانی کند. همچنین، ممکن است حسگرهای محیطی خودرو در حال حرکت موفق نشوند در زمان درست عمل کنند و تصادف دیگری را به‌وجود آورند. در شرایط فعلی و با توجه به تاخیری که نسل پنجم شبکه‌های ارتباطی دارند، شرکت‌های فعال در زمینه ساخت خودران‌ها قطعی اینترنت را قبول کرده‌اند و هیچ‌یک فرض را بر کیفیت بالای اینترنت برای اتخاذ چنین تصمیماتی قرار نمی‌دهند، از این‌رو، استفاده از ظرفیت هوش مصنوعی برای خلق ارزش از این طریق با دغدغه‌های زیادی همراه است. انتظار می‌رود نسل ششم شبکه‌های ارتباطی بتوانند این مشکلات زیرساختی اساسی در انتقال داده‌ها و ارتباطات را حل کنند و راهکاری برای خلق ‌ارزش واقعی هوش مصنوعی در اختیار شرکت‌ها قرار دهد. 

کلام آخر

نکته جالب توجهی که در این زمینه وجود دارد، تاثیر متقابل نسل ششم شبکه‌های ارتباطی بر هوش مصنوعی و برعکس است. به‌گفته‌ پژوهشگران دانشگاه نیویورک، باند فرکانسی که 6G قرار است از آن استفاده کند، به‌شکل کم‌سابقه‌ای افزایش پیدا خواهد کرد. به‌طوری‌که از 100 گیگاهرتز در نسل پنجم شبکه موبایل، به 3 تراهرتز خواهد رسید‌. به بیان دقیق‌تر، افزایش 30 برابری فرکانس کاری را خواهیم داشت. به همین دلیل، شبکه 6G ما را به عصر استفاده از فرکانس کاری تراهرتز در دنیای شبکه‌های بی‌سیم وارد خواهد کرد که توانایی انتقال حجمی عظیمی از اطلاعات تنها در یک ثانیه را خواهند داشت. این حرف به‌معنای آن است که تجهیزات الکترونیکی به‌تدریج توانایی انتقال حجم بسیار بالایی از اطلاعات را نزدیک به مغز موجودات خواهند داشت. از این‌رو، شبکه‌های عصبی عمیق که از زیرشاخه‌های اصلی یادگیری ماشین هستند، به‌شکل گسترده‌ای مورد استفاده قرار خواهند گرفت. با وجود مزیت‌های فراوان این فناوری، چالش‌های زیادی پیش روی محققان قرار دارد. از چالش‌های مهم در این زمینه باید به تاثیر استفاده از امواج الکترومغناطیسی دارای طول موج بسیار پایین و قدرتمند روی بدن انسان اشاره کرد. در حال حاضر، به خاطر توان بالای سیگنال‌های 5G نگرانی‌های زیادی بابت تاثیرات مخرب احتمالی آن روی سلامت انسان وجود دارد. حال شرایطی را تصور کنید که توان این امواج 30 برابر بیشتر شود. از طرفی احتمال بروز اختلال در آنتن‌های دارای فرکانس کاری فراتر از 800 گیگاهرتز در نتیجه قرارگیری شیء مزاحم در مقابل آن‌ها زیاد است. به همین دلیل، آنتن‌ها باید در خط مستقیم با دستگاه‌های دریافت‌کننده امواج قرار داشته باشند.