為什么5G網(wǎng)絡(luò)要與人工智能“聯(lián)姻”？

5G有個(gè)很重要的特點(diǎn)，那就是在協(xié)議層，互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)真正地實(shí)現(xiàn)了融合。所以很多我們?cè)谟?jì)算機(jī)領(lǐng)域的算法、在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)可以更容易地在5G網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。

張亞勤 清華大學(xué)智能產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)

“啊，五環(huán)，你比四環(huán)多一環(huán)。”不少人對(duì)5G有著類似的理解：5G比4G多1G，電影下載秒成、視頻點(diǎn)播流暢……

在最新出版的《電信科學(xué)》上，一篇名為《通信人工智能的下一個(gè)十年》的刊首文章向人們展示了完全不同的5G通信應(yīng)用前景：未來(lái)的通信網(wǎng)絡(luò)是可以高度自治的。通過(guò)與人工智能的深度融合，5G通信可以實(shí)現(xiàn)“三自”，即參數(shù)自配置，性能自優(yōu)化，故障自“治愈”。

5月4日，論文共同作者之一、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士、清華大學(xué)智能產(chǎn)業(yè)研究院院長(zhǎng)張亞勤在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，通信行業(yè)正在走向5G，馬上要走向6G，光是看視頻快點(diǎn)、信號(hào)好一些，那不是5G。

什么才是真正的5G?為什么5G網(wǎng)絡(luò)要與人工智能“聯(lián)姻”?

有了人工智能才能突破這些瓶頸

“5G與人工智能的結(jié)合是一個(gè)緊迫的事。”論文共同作者之一、工信部科技委副主任、中國(guó)電信集團(tuán)公司科技委主任韋樂(lè)平最關(guān)切的是5G耗能問(wèn)題。

一個(gè)5G基站與一個(gè)4G基站相比，在半載情況下，前者是后者能耗的3.5—4倍。“5G產(chǎn)生的價(jià)值如果還不夠付電費(fèi)，那將成為5G廣泛落地的瓶頸。”韋樂(lè)平說(shuō)，人工智能的優(yōu)化能力或許能解決這一問(wèn)題，所以需要相關(guān)部門、企業(yè)等機(jī)構(gòu)有緊迫感地去挖掘、去規(guī)范、去推進(jìn)。

除了數(shù)據(jù)極限、能耗瓶頸，龐大網(wǎng)絡(luò)的管理問(wèn)題也急需人工智能出手。

“4G通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)巨大無(wú)比，網(wǎng)絡(luò)種類也很繁雜，到現(xiàn)在也沒(méi)數(shù)清到底有多少個(gè)網(wǎng)絡(luò)。所以，僅是把這些網(wǎng)絡(luò)管理起來(lái)就很難了，更別說(shuō)還要進(jìn)行有機(jī)融合、協(xié)同提升。”韋樂(lè)平說(shuō)，5G的情況更為復(fù)雜，就更不可能用人工的方式來(lái)管理如此復(fù)雜的資源。所以非常需要人工智能的介入，提出預(yù)警、給出預(yù)判，大大提高5G網(wǎng)絡(luò)的管理效率。

過(guò)去10年它們?cè)?ldquo;戴著鐐銬跳舞”

早在十幾年前，通信行業(yè)就已經(jīng)看到機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的潛在價(jià)值。

“一開(kāi)始，一些國(guó)外運(yùn)營(yíng)商對(duì)于在3G階段就實(shí)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)的自組織、自優(yōu)化、自“治愈”信心十足，希望在3G階段就能夠部分實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)化與智能化。”論文共同作者之一、亞信科技首席技術(shù)官、高級(jí)副總裁歐陽(yáng)曄博士回憶道，2008年，業(yè)內(nèi)就開(kāi)始第一次對(duì)自組織網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)層面的定義。

按理說(shuō)，在隨后的10年，自組織網(wǎng)絡(luò)理當(dāng)迎來(lái)上升發(fā)展期，但事實(shí)并非如此。

“過(guò)去的10年，美國(guó)及部分歐洲電信運(yùn)營(yíng)商獨(dú)立或混合部署了一些自優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)(SON)系統(tǒng)，試圖把人工智能融入通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化中，但是整體效果并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期。”歐陽(yáng)曄說(shuō)，之所以出現(xiàn)這種情況，是因?yàn)?G、3G網(wǎng)絡(luò)本身，包括其生態(tài)、軟硬件、設(shè)備接口等，并不是按照智能化的理念來(lái)建設(shè)的，網(wǎng)元本身在標(biāo)準(zhǔn)化構(gòu)建階段就不支持人工智能，網(wǎng)絡(luò)的接口和信令體系等難以實(shí)現(xiàn)與人工智能的對(duì)接。這就像請(qǐng)個(gè)名醫(yī)來(lái)治病，但病人本身對(duì)打針吃藥等治療方式都不接受。

3G網(wǎng)絡(luò)宛如一塊“鐵板”，和人工智能的融合變成了“戴著鐐銬跳舞”。

直到5G的出現(xiàn)，這種情況才迎來(lái)了轉(zhuǎn)折。

張亞勤解釋：“5G有個(gè)很重要的特點(diǎn)，那就是在協(xié)議層，互聯(lián)網(wǎng)與通信網(wǎng)真正地實(shí)現(xiàn)了融合。所以很多我們?cè)谟?jì)算機(jī)領(lǐng)域的算法、在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)可以更容易地在5G網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)。”

因此，在我國(guó)進(jìn)行5G基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)，要考慮人工智能融入的問(wèn)題，給人工智能融入留接口。

為此，論文編寫(xiě)者呼吁通信行業(yè)建設(shè)者進(jìn)一步開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化接口，給予人工智能對(duì)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)管理運(yùn)維系統(tǒng)、業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)等全面賦能、注智的機(jī)會(huì)，將5G與人工智能作為技術(shù)“組合”，進(jìn)一步釋放潛力。

智慧“神經(jīng)元”在案頭工作中萌生

時(shí)間撥回2017年2月，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織3GPP的服務(wù)和系統(tǒng)第二工作組開(kāi)始研究5G核心網(wǎng)的智能化網(wǎng)元。他們定義了一種具有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析功能的網(wǎng)元：一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)可以收集用戶的個(gè)性化信息，形成獨(dú)特的個(gè)人畫(huà)像，通過(guò)畫(huà)像進(jìn)行分析，然后再將分析結(jié)果提供給決策層。

這是移動(dòng)通信從1G到5G以來(lái)第一次在核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)里定義標(biāo)準(zhǔn)化，并要求部署網(wǎng)絡(luò)人工智能網(wǎng)元。

“5G的智能化是從標(biāo)準(zhǔn)化起步的，這是通信領(lǐng)域的特點(diǎn)，因?yàn)樗^通信，必須要連得通，才能傳遞信息。而標(biāo)準(zhǔn)化是避免‘雞同鴨講’的前提。”歐陽(yáng)曄說(shuō)。

另一方面，有了“靈魂”的網(wǎng)元，是人工智能的算法、模型在5G網(wǎng)絡(luò)中的落腳點(diǎn)。通過(guò)網(wǎng)元，人工智能的能力被“注射”到5G網(wǎng)絡(luò)里，5G網(wǎng)絡(luò)里的節(jié)點(diǎn)也會(huì)慢慢具有不同的智能化功能，網(wǎng)元將可以全面、實(shí)時(shí)地參與核心網(wǎng)控制面的決策控制。

此后，網(wǎng)絡(luò)智能化的新部件不斷豐富起來(lái)。

2017年6月，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)啟動(dòng)了人工智能在電信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用課題研究。

2018年2月，開(kāi)放無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟成立，開(kāi)啟移動(dòng)信息人工智能框架的“安卓版”。

2020年6月，中國(guó)移動(dòng)聯(lián)合亞信科技首次在3GPP R17標(biāo)準(zhǔn)中正式引入聯(lián)邦學(xué)習(xí)概念，形成聯(lián)邦學(xué)習(xí)在5G領(lǐng)域的第一個(gè)全球國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。

“5G網(wǎng)絡(luò)智能化方面，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商與廠商處于第一陣營(yíng)。”歐陽(yáng)曄表示，當(dāng)前在5G通信網(wǎng)絡(luò)智能化的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)組織里(包括3GPP、全球移動(dòng)通訊系統(tǒng)協(xié)會(huì)等)，中國(guó)廠商的參與度非常高，與國(guó)際上更多廠商一起共同推動(dòng)5G走向智能化。

2023年移動(dòng)通信網(wǎng)或?qū)?shí)現(xiàn)初步智能化

“我們預(yù)計(jì)，到2023年移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)初步網(wǎng)絡(luò)智能化，初步建成網(wǎng)絡(luò)人工智能的網(wǎng)元。”歐陽(yáng)曄告訴記者，達(dá)到這一步，通信人工智能將達(dá)到L2級(jí)別(初級(jí)智能自治網(wǎng)絡(luò))。

從2023年到2027年，通信網(wǎng)絡(luò)將向著L3甚至L4級(jí)別演進(jìn)，那時(shí)的智能網(wǎng)絡(luò)能做更高級(jí)的事情，比如“抓小偷”。

韋樂(lè)平舉了一個(gè)傳輸網(wǎng)智能場(chǎng)景。“光纖被切斷，每年都會(huì)發(fā)生很多次?，F(xiàn)在一根光纖承擔(dān)8T的容量，一旦切斷，危害非常大。但有了人工智能，就可以進(jìn)行預(yù)警。”韋樂(lè)平說(shuō)，光纖在被切斷前必然會(huì)先受力，一旦受力，敏感的人工智能就能提前知道信號(hào)有所異常，甚至精確定位。

針對(duì)到2028年能否實(shí)現(xiàn)5G智能網(wǎng)絡(luò)的完全自治，相關(guān)專家的態(tài)度相對(duì)保守。

“2027年、2028年很有可能出臺(tái)6G國(guó)際行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的第一個(gè)版本，這個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)決定了人工智能在向6G演進(jìn)的過(guò)程中能不能繼續(xù)扮演一個(gè)核心的角色，如果在5G的嘗試失敗了，它的重要性和地位也會(huì)變低。”歐陽(yáng)曄說(shuō)。

在張亞勤看來(lái)，在萬(wàn)物皆數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)3.0時(shí)代，一個(gè)學(xué)不會(huì)自治的網(wǎng)絡(luò)難堪大用。

5G或6G通信網(wǎng)絡(luò)能否在下一個(gè)10年實(shí)現(xiàn)完美的高度自治尚未可知，但“無(wú)人化”的夢(mèng)想?yún)s貫穿于每一個(gè)醉心于人工智能的科研工作者和產(chǎn)業(yè)工作者心中。

本報(bào)記者 張佳星

關(guān)鍵詞： 5G網(wǎng)絡(luò) 人工智能 聯(lián)姻