中国工程院院士张平：人工智能使语义通信成为可能

· 572次阅读 · 2022-11-13

当下，智能化应用的加速落地推广对无线通信的要求也有所提升，未来通信网络将从单纯追求高传输速率的传统架构向面向万物智联的全新架构转变。在通信速率已逼近香农极限的情况下，语义通信有可能从根本上解决基于数据的传统通信协议中存在的跨系统、跨协议、跨网络、跨人—机不兼容和难互通等问题，真正实现“万物透明智联”的宏伟愿景。

近日，张平院士出席“5G网络创新研讨会”并发表了题为《智能时代通信技术及设计原则思考及实践》的演讲，张平认为，人工智能在算法、算力、数据方面巨大进步，能够提取图像、文本、语音的语义信息，使语义通信在工程层面成为可能。

张平表示通信发展所遭遇的瓶颈，主要体现在以下方面。

在信息压缩层面，基于统计概率，香浓建立了信息无失真压缩理论与限失真压缩理论；但已经逼近信息熵/率失真函数极限，继续压缩复杂度开销巨大但收效甚微。

在信息传输方面，语法通信通过增加信息传输物理维度、改变资源挖掘利用方式等提升通信系统容量性能；且天线数目多、优质频谱稀缺、能量消耗巨大等，难以可持续发展。

另外，新型通信对象大量涌现，如不同类型机器人（如无人机、机械臂、无人车、机械狗等）等，与人类的通信需求和信息接受方式差异巨大，催生对于通信的新型需求，语法通信难以高效承载，但算力算法的进步使“新道”（语义通信）成为可能。

人工智能在算法、算力、数据方面巨大进步，能够提取图像、文本、语音的语义信息，使语义通信在工程层面成为可能。与经典语法通信相比，语义通信在处理对象、处理方法、先验知识及评估准则等方面均有重要差异。语法通信的评估准则是比特级的无差错传输，而语义通信是与信源模态、传输目的或任务有关。在处理方法方面，语法通信以信源信道的分离设计为主，语义通信是以信源信道的联合设计为主。

“新道”的重要意义在于能够激发潜在的广泛应用。在6G智能简约演进和6G万物智联方面，推动全域通信、感知交互自主机器人等发展；赋能更多垂直行业，深度覆盖链接工业互联网、智能无人系统网络。同时，也可以变革芯片设计。传统的芯片设计只涵盖了通信信息和信号处理，但变革后的联合设计包括AI+通信。也可以从基础理论创新出发，改变通信信息层次，扭转“倒金字塔”结构，重塑健康产业生态。

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