5G讓AI的潛能充分發(fā)揮

人工智能的應用離不開網(wǎng)絡(luò)的支持，5G的高帶寬、低時延、強信號毋庸置疑會為人工智能注入強動力。5G將在推動不斷增長的物聯(lián)網(wǎng)中發(fā)揮巨大作用，到2025年，預計將在全球范圍內(nèi)安裝超過754.4億個互聯(lián)設(shè)備。我們可以期待甚至感受到5G在改變我們的城市生活，醫(yī)療保健，農(nóng)業(yè)發(fā)展等等各個領(lǐng)域，甚至與人工智能結(jié)合起來，為自動駕駛汽車以及無人機帶來前所未有的創(chuàng)新。作者試圖用簡易的語言描繪龐大復雜的5G網(wǎng)絡(luò)體系，通過閱讀您將會對5G有清晰的了解。

本文將在以下幾個方面展開敘述：

什么是5G

5G與4G的差別

5G與AI的關(guān)聯(lián)和互動性

5G將會為人工智能帶來什么改變?

提高人工智能語言、語境的理解力

對數(shù)字化城市的影響

自動駕駛的實時響應

遙控醫(yī)療的發(fā)展

智慧農(nóng)業(yè)中的應用

總結(jié)

什么是5G

5G是第五代移動網(wǎng)絡(luò)。它是繼1G，2G，3G和4G網(wǎng)絡(luò)之后新的全球無線標準。它使用全新的無線基礎(chǔ)架構(gòu)，峰值的下載速度速度比4G快20倍，并有望消除差不多任何延遲。5G技術(shù)將啟動物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時代，以低成本連接數(shù)十億臺機器，設(shè)備和傳感器。

5G 具有三大網(wǎng)絡(luò)能力：

增強型移動寬帶（高帶寬）、海量機器通信（大連接）及低時延高可靠通信（低時延）。

高帶寬：5G的峰值下載速度達到20 Gbps ，4G只有1 Gbps。滿足用戶對高數(shù)據(jù)速率的業(yè)務(wù)需求，用于安防監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)測、產(chǎn)品檢驗等方面。

大連接：5G 三大能力中面向物聯(lián)網(wǎng)（IoT）業(yè)務(wù)的能力，對網(wǎng)絡(luò)感知實時性要求低，但對終端密集程度要求高。廣泛應用于公用事業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸和電力等行業(yè)。

低時延：5G的這一突破實現(xiàn)了基站與終端間 0.5 毫秒的時延。這一點是 5G 區(qū)別于其他三代網(wǎng)絡(luò)的差異化能力，廣泛應用于醫(yī)療、交通等對可靠性要求較高的應用場景，如遠程設(shè)備操控（遠程手術(shù)）和安全監(jiān)控（城市安全監(jiān)控）等。

5G與4G的差別

帶寬方面：4G的峰值速度為1Gbps，帶寬可以滿足人們的使用需求，比如呈現(xiàn)高清圖片和視頻。延時性能4G也遠遠低于5G，這也解釋了為什么5G通信網(wǎng)絡(luò)解決了4G網(wǎng)絡(luò)不能持續(xù)實時玩游戲的情況。

4G使用無線電波（頻率和頻段是：1880-1900MHz、2320-2370MHz、2575-2635MHz），而5G使用毫米波（3300-3400MHz / 原則上限室內(nèi)使用、3400-3600MHz和4800-5000MHz）。 5G和4G使用的頻段是完全不同的，4G的網(wǎng)絡(luò)頻段在1.8-2.6GHz上，而5G網(wǎng)絡(luò)使用的頻段會更高，最低也會在3GHz頻段以上，這就造成了所有5G設(shè)備需要重新建設(shè)的需要。

5G與AI的關(guān)聯(lián)和互動性

二者的關(guān)聯(lián)和互動性體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)和邊緣計算，網(wǎng)絡(luò)切片五個方面。

物聯(lián)網(wǎng)：是將各種信息傳感設(shè)備互聯(lián)起來形成的網(wǎng)絡(luò)，其中傳感器采集信息，物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)傳輸信息，物聯(lián)網(wǎng)平臺通過人工智能技術(shù)處理信息、管理連接和傳感器，終端呈現(xiàn)信息與應用。

云計算：提供海量數(shù)據(jù)存儲與計算、多方數(shù)據(jù)匯聚共享能力。云計算為物聯(lián)網(wǎng)平臺和大數(shù)據(jù)提供基礎(chǔ)的存儲和計算能力，為人工智能算法提供強大的計算能力。

大數(shù)據(jù)：通過專門云端服務(wù)處理海量數(shù)據(jù)，對工作流程進行優(yōu)化。大數(shù)據(jù)技術(shù)的意義不在于龐大的數(shù)據(jù)信息，而在于對這些含有意義的數(shù)據(jù)進行專業(yè)化處理。5G最大的潛力在于將所有設(shè)備連接到相連的網(wǎng)絡(luò)以進行數(shù)據(jù)生成。而大數(shù)據(jù)使得人工智能時代得以發(fā)展，可以說數(shù)據(jù)是人工智能領(lǐng)域的核心， 5G提供了AI成功所需的基礎(chǔ)設(shè)施和大量數(shù)據(jù)。

邊緣計算：5G的這一突破實現(xiàn)了基站與終端間 0.5 毫秒的時延。實現(xiàn)基礎(chǔ)即為低時延這一特征。一方面，5G加上移動邊緣計算能夠有效降低數(shù)據(jù)傳輸量，僅通過網(wǎng)絡(luò)傳輸處理完成的數(shù)據(jù)信息，為AI應用使用方提供本地化快速處理分析，能更好地匹配用戶訴求，降低訪問時延。另一方面，依托5G網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢，能夠廣泛采集智能終端數(shù)據(jù)，并在終端邊緣通過AI，人工智能技術(shù)進行信息分析處理，匯聚到相應數(shù)據(jù)平臺，計算處理完成后，實現(xiàn)快速反饋?？偟膩碚f，邊緣計算將遠離用戶的云端存儲并將計算能力向用戶邊緣遷移，邊緣計算與云計算協(xié)同工作，邊緣計算存儲處理實時數(shù)據(jù)，云計算存儲處理共享的海量數(shù)據(jù)，避免大量數(shù)據(jù)傳送到核心網(wǎng)處理所帶來的帶寬浪費和延遲。

網(wǎng)絡(luò)切片

網(wǎng)絡(luò)切片是將一個共享的物力網(wǎng)絡(luò)切割成多個虛擬的端到端網(wǎng)絡(luò)，每個切片都可以擁有獨立的網(wǎng)絡(luò)資源，并且各個切片之間是完全隔離的。其中一個切片出現(xiàn)故障并不會影響其他切片。結(jié)合5G的應用場景，運營商可以根據(jù)不同業(yè)務(wù)類型定義不同的切片，滿足不同用戶對延遲、吞吐量以及容量不同的需求。 5G切片網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)是全面虛擬化的云端架構(gòu)，不需要為每一個服務(wù)建設(shè)一個專用網(wǎng)絡(luò)，這項研究極大地節(jié)省了成本。

5G將會為人工智能帶來什么改變

下面舉例說明，基于5G的三個網(wǎng)絡(luò)特征，人工智能領(lǐng)域會發(fā)生什么改變。

1.提高人工智能對語言、語境的理解力

5G的數(shù)據(jù)高速傳輸，多機器的數(shù)據(jù)互聯(lián)，實現(xiàn)AI模型持續(xù)學習并保持動態(tài)模式。

舉個具體的例子：某新型公司正在研發(fā)的智能語音通話軟件，打電話的用客戶在屏幕上可以看到實時對話記錄，人工智能隨后進行情感分析并提返回客戶問題的答案。目前的許多功能僅適用于臺式機用戶，但是隨著5G的推出，一旦用戶具有5G級別的連接性，該公司就可以開始將所有這些功能推向移動設(shè)備，通過使用5G技術(shù)，移動端將具有計算機連接到超高速網(wǎng)絡(luò)時所具有的所有功能。

5G智能家居。在家庭里設(shè)置不同基于AI的語音終端，例如嵌入式智能開關(guān)面板，智能語音溫度計，濕度計，智能揚聲器，智能鬧鐘，電視。更多終端將具有遠距離AI語音和家庭聯(lián)網(wǎng)功能。5G智能家居將通過全場景語音覆蓋和全屋協(xié)調(diào)語音控制來適應不同的生活場景，從而滿足未來智能生活不斷增長的需求。

2.對數(shù)字化城市的影響

5G時代的到來，可滿足智能城市海量智能設(shè)備的同時接入，以及設(shè)備之間虛實互動，體驗毫秒級響應，進而推動多場景AI應用落地。

智慧城市的應用場景舉例：

智慧用水，通過5G濾芯裝載傳感器，實時告訴廠家，哪一戶的濾芯到期了，或者哪些水管是漏水的。

智慧安全，幫助警察檢查城市安全。當高清攝像頭看到一個嫌疑人時，攝像頭會將信息傳遞給城市智慧大腦，城市大腦就會通知附近的無人機追蹤嫌疑人。

但是要將5G應用到城市建設(shè)中，除了5G網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)建設(shè)有待完善，建設(shè)成智慧城市的難點在于政府數(shù)據(jù)的打通和使用。

3.自動駕駛的實時響應

利用5G網(wǎng)絡(luò)，無人駕駛車采集的位置、車輛環(huán)境、車輛工作狀態(tài)等數(shù)據(jù)，回傳到邊緣計算和云計算平臺，進一步通過 5G V2X 通信系統(tǒng)和遠程智能調(diào)度監(jiān)控平臺，實現(xiàn)車路融合定位、精準?？?、自主避障等功能。

5G V2X的含義及作用：

就是把車連到網(wǎng)或者把車連成網(wǎng),包括汽車對汽車（V2V）、汽車對基礎(chǔ)設(shè)施（V2I）、汽車對互聯(lián)網(wǎng)（V2N）和汽車對行人（V2P）。

在4G時代，車輛之間就不會互相進行連接，無法真正的實現(xiàn)全場景自動駕駛。如當前特斯拉自動駕駛系統(tǒng)，基于傳感器、雷達和攝像頭的各種信息輸入，通過人工智能技術(shù)決策，車在一定程度上即可以自動駕駛。但是其本身也有很大的局限性，例如在晚上、雨雪天，霧天等惡劣天氣下，在交叉路口、拐彎處等場景，人工智能模型無法實現(xiàn)百分之百的精確預判，導致攝像頭無法精準監(jiān)控路況，發(fā)生致命交通事故。

V2X可以看作是與各個車輛交互作用的 “傳感器”，通過和周邊車輛、道路、基礎(chǔ)設(shè)施的通訊，獲取比單車能得到的更多的信息，大大增強對周圍環(huán)境的感知。5G網(wǎng)絡(luò)本身具有的超大帶寬超低時延特性，可以實時搜集傳輸更多更精確的環(huán)境信息，例如：路側(cè)的紅綠燈信息、行人信息、周邊車輛信息可實時傳送至車輛，為車輛自動駕駛提供更好的輔助。

V2X需要傳遞和交互的不會是最終抉擇指令，只會是周邊車輛與環(huán)境的狀態(tài)信息，車輛本身自動駕駛的決策可以通過云端化的計算能力以及人工智能算法訓練的模型得到。

注：需要V2X傳遞的信息包括：傳感器信息和周邊車輛駕駛操作狀態(tài)信息。

4.遙控醫(yī)療的發(fā)展

同樣得益于5G的低時延高帶寬，由華為、中國聯(lián)通福建分公司、北京 301 醫(yī)院等共同展開的5G遠程手術(shù)（對一只小豬進行了切除肝小葉手術(shù)）獲得極大的成功，該手術(shù)對象在 50 公里以外，利用5G網(wǎng)絡(luò)遠程操控機器人進行，各個方面的配合幾乎完成同步，時延只有 0.1 秒左右。

上圖描繪了5G應用于遠程手術(shù)的過程。醫(yī)生手術(shù)的時候需要對數(shù)據(jù)進行分析并得到結(jié)果，could resource里存儲了大量的數(shù)據(jù)供醫(yī)生參考，醫(yī)生的手術(shù)新數(shù)據(jù)也可以傳到云資源(cloud resource)，根據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)的核心網(wǎng)絡(luò)并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)，然后通過網(wǎng)絡(luò)分發(fā)到邊緣站點進行分析（邊緣計算中心運用人工智能以及機器學習技術(shù)對數(shù)據(jù)分析預測后，將結(jié)果返回給醫(yī)生）。

5.智慧農(nóng)業(yè)中的應用

5G對農(nóng)業(yè)應用的理解，通俗地說，就是5G為農(nóng)業(yè)領(lǐng)域提供大量的數(shù)據(jù)，并融合現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)場景，通過人工智能分析預測，通過電腦平臺對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域進行監(jiān)控。

依賴5G的高速度、低延遲的特點，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者可以搭建整體的監(jiān)測控制系統(tǒng)，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的互相連接，實時采集的數(shù)據(jù)，通過人工智能模型迅速做出相應決策，最終實現(xiàn)精準、科學、高效的管理農(nóng)作物健康生長。譬如，可以利用設(shè)備收集大氣、土壤、作物、病蟲害等多方面的數(shù)據(jù)，來隨時隨地指導農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。智慧農(nóng)業(yè)必須依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，讓所有的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。

總結(jié)

本文清晰地介紹了5G的概念以及與4G相比的優(yōu)勢，5G和AI的關(guān)聯(lián)和互動性，以及5G將會為人工智能帶來什么改變，最后通過五個實例來說明5G的應用領(lǐng)域（提高人工智能對語言/語境的理解力，對數(shù)字化城市的影響，自動駕駛的實時響應，遙控醫(yī)療的發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)中的應用），讓讀者更加深刻地體會5G對我們生活已產(chǎn)生的以及將要產(chǎn)生的深遠影響。

5G時代的到來意味著通信技術(shù)進入到了一個新的時代，網(wǎng)絡(luò)不單單是手機上網(wǎng)那么簡單，設(shè)備終端都可以實現(xiàn)互相的通信，人類將做好準備迎接下一個科技革命。當下5G也仍然存在一些待改進之處，比如信號不穩(wěn)定，容易受天氣影響等等。盡管如此，5G普及的目標指日可待，其發(fā)展空間也備受矚目。

任何一項給人類生活帶來便捷的發(fā)明都是有長遠發(fā)展利益的，5G通信技術(shù)也不例外。憑借5G人工智能注入的強大動力，在很大程度上推動了世界的發(fā)展，對于構(gòu)建一個更加高效和安全的網(wǎng)絡(luò)時代有著深遠的意義，越來越多的國家重視這項技術(shù)，為全球?qū)崿F(xiàn)真正意義上的萬物互聯(lián)這一終極目標不斷努力。

審核編輯：郭婷