5G 物聯(lián)網(wǎng)作為人工智能和機(jī)器人技術(shù)的平臺出現(xiàn)

在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 連接時代，人工智能 (AI) 驅(qū)動的機(jī)器人技術(shù)正在上升到我們技術(shù)雄心的新高度。改進(jìn)的認(rèn)知能力、實時決策和更智能的電機(jī)動作使機(jī)器人技術(shù)定位于更高精度和關(guān)鍵任務(wù)用例——無論是在擁擠的道路上、工廠車間，還是在復(fù)雜的醫(yī)療過程中。

新一代人工智能/機(jī)器人應(yīng)用程序的一個共同點是它們會生成大量數(shù)據(jù)，需要以接近零的延遲（延遲）可靠地處理和傳輸這些數(shù)據(jù)。這些應(yīng)用程序的功效在很大程度上依賴于無縫漫游，因此需要無線連接而不是邊緣的有線鏈接。

第五代 3GPP (5G) 標(biāo)準(zhǔn)融合了人工智能驅(qū)動機(jī)器人的這種新愿景。除了支持更高的速度和更大的數(shù)據(jù)容量之外，5G 網(wǎng)絡(luò)旨在實現(xiàn)新一代機(jī)器人的雄心壯志，這些機(jī)器人不僅會改變我們的工廠和辦公室，還會改變我們的日常生活。

機(jī)器人技術(shù)、高速數(shù)據(jù)處理和 5G

5G 網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人技術(shù)之間的聯(lián)系可能并不那么明顯。從歷史上看，機(jī)器人技術(shù)主要專注于先進(jìn)的電子產(chǎn)品和人工智能軟件，以改善運動動力學(xué)、感官功能、認(rèn)知等。但物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)將人工智能和機(jī)器人技術(shù)的范圍從局部擴(kuò)展到全球范圍。

高速無線網(wǎng)絡(luò)和云計算是這些互聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用的關(guān)鍵推動力。

在醫(yī)院和工廠，機(jī)器人已被廣泛用于執(zhí)行日常功能，例如將物品從一個地方移動到另一個地方，執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)，例如零件組裝、移動等。下一代機(jī)器人將其提升到一個新的水平，因為它們可以執(zhí)行遠(yuǎn)程手術(shù)中的復(fù)雜功能，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程（可能從地球的另一端）協(xié)調(diào)手術(shù)，而機(jī)器人將根據(jù)實時命令和控制執(zhí)行實際操作。

自動駕駛汽車、無人駕駛飛機(jī)、旋翼機(jī)等都是人工智能和機(jī)器人技術(shù)的較新應(yīng)用，它們依靠高速計算和通信來實時做出準(zhǔn)確、可靠的決策。

5G 標(biāo)準(zhǔn)是作為支持這些嚴(yán)重依賴云計算的互聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用程序的關(guān)鍵推動因素而設(shè)計并在全球范圍內(nèi)進(jìn)行了積極測試的。人工智能/機(jī)器人應(yīng)用程序設(shè)計需要與 Azure、AWS、GCP 等公共云平臺相結(jié)合，這也將使他們能夠利用基于云的機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)。

2019 年 7 月，云服務(wù)提供商 Microsoft 和網(wǎng)絡(luò)巨頭 AT&T 達(dá)成了價值 20 億美元的多年聯(lián)盟，涵蓋云、AI 和 5G。隨著 5G 和云越來越緊密地結(jié)合以支持 AI 應(yīng)用程序，云合作伙伴關(guān)系對于 AT&T 和 Verizon 等 5G 服務(wù)提供商提供基于云的 5G 服務(wù)將變得越來越重要。

機(jī)器人技術(shù)的 5G 基礎(chǔ)設(shè)施

機(jī)器人技術(shù)開發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是延遲。延遲是將數(shù)據(jù)從源點發(fā)送到目的地所花費的時間。在機(jī)器人技術(shù)的情況下，傳感器信號被傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行高級處理，并根據(jù)生成的命令進(jìn)行處理。機(jī)器人根據(jù)從云端接收到的命令采取行動。除非能夠足夠快地發(fā)送和接收傳感器輸出和計算命令，否則機(jī)器人的功能將受到嚴(yán)重限制。

4G 無法提供下一代移動機(jī)器人應(yīng)用程序所需的超低延遲。4G 網(wǎng)絡(luò)中的延遲約為 50ms（毫秒）。此外，除了大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理之外，機(jī)器人系統(tǒng)還對丟失和錯誤的數(shù)據(jù)很敏感。由于前幾代蜂窩技術(shù)的延遲和不穩(wěn)定性問題，可靠地傳輸和接收大量數(shù)據(jù)的唯一選擇是使用有線連接來連接機(jī)器人。5G 標(biāo)準(zhǔn)正面解決了這些限制。

5G 是第一個承諾將延遲降低到 1 毫秒以下的 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)，提供近 10 倍的 4G 帶寬，同時保持與 4G 的兼容性。這意味著行業(yè)仍然可以采用 5G，而不必?fù)?dān)心其 4G 網(wǎng)絡(luò)的壽命。

隨著源點和目標(biāo)點越來越近，延遲會減少。為了提供超低延遲體驗，5G 架構(gòu)將使數(shù)據(jù)處理更接近“邊緣”（或機(jī)器人端點）。與端點僅與一個蜂窩塔通信的 4G 不同，在 5G 基礎(chǔ)設(shè)施端點同時與許多塔和天線通信以實現(xiàn)更高的速度和更低的延遲。這需要更多的塔和天線以及更多的數(shù)據(jù)中心來處理邊緣附近的數(shù)據(jù)，換句話說，數(shù)據(jù)中心需要在地理上擴(kuò)展以支持 5G 基礎(chǔ)設(shè)施。

AI 驅(qū)動的機(jī)器人也被設(shè)想為智能工廠的關(guān)鍵推動者，工業(yè)機(jī)器人可以在這些工廠中自主執(zhí)行任務(wù)或與人類（協(xié)作機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人）協(xié)作完成需要人工干預(yù)的任務(wù)。此類智能工廠涉及有關(guān)制造工作流程中各種過程的持續(xù)信息流。當(dāng)前的移動網(wǎng)絡(luò)不是為此類帶寬密集型應(yīng)用程序設(shè)計的。在 5G 中，帶寬可以被分割成切片。這些切片可以在公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上運行。這將允許制造過程的各個方面利用不同的切片來實時可靠地交換傳感信號和機(jī)器人指令。

最后的想法

遠(yuǎn)程手術(shù)、自動駕駛汽車等無處不在的人工智能/機(jī)器人應(yīng)用仍處于早期概念階段，5G 尚未在全球范圍內(nèi)以商業(yè)規(guī)模推出。在美國，預(yù)計 2020 年 5G 商業(yè)化，2023 年全球商業(yè)化。雖然遠(yuǎn)程機(jī)器人應(yīng)用的可靠性取決于 5G 是否成為主流，但射頻芯片組制造商、云提供商、系統(tǒng)開發(fā)商和蜂窩服務(wù)提供商之間存在廣泛的聯(lián)盟和合作伙伴關(guān)系為未來設(shè)計、開發(fā)、測試和強(qiáng)化支持 5G 的系統(tǒng)。

Sravani Bhattacharjee 擔(dān)任數(shù)據(jù)通信技術(shù)專家已有 20 多年。她是《實用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全》一書的作者，這是第一本關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全的書籍。直到 2014 年，作為思科的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，Sravani 領(lǐng)導(dǎo)了多個企業(yè)云/數(shù)據(jù)中心解決方案的架構(gòu)規(guī)劃和產(chǎn)品路線圖。作為 Irecamedia.com 的負(fù)責(zé)人，Sravani 目前與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新者合作，通過制作各種編輯和技術(shù)營銷內(nèi)容來推動意識和業(yè)務(wù)決策。Sravani 擁有電子工程碩士學(xué)位。她是 IEEE 物聯(lián)網(wǎng)分會的成員、作家和演講者。

審核編輯黃宇