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人工智能——支撑创新宇宙的重要基石

人机融合,打造更加安全的互联世界

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Updated on 4月 04, 2024 🛈
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ChatGPT 发布后,人工智能 (AI) 开始迎来更广泛的受众。据报道,这款生成式 AI 工具自 2022 年 11 月正式推出以来,一周内的访问量就达到了一百万次。仅在三个月后,ChatGPT 开发者 OpenAI 便声称活跃用户已达 1 亿之多。

除了充满好奇心的普通人和技术爱好者, 政界和商业届也非常关注 AI 技术。一些政府正在起草相应的法律文件,有些公司也转向投资 AI 初创公司,并寻求机会在商业经营中运用这项技术。

Andrew Schaefer 博士,罗德与施瓦茨 AI 技术协调员
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AI 和机器学习技术潜力巨大。它们创造了新颖的功能和机会,我们需要发现并抓住这些机遇。

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Andrew Schaefer 博士,罗德与施瓦茨 AI 技术协调员

罗德与施瓦茨 AI 孵化实验室的创新实力

在德国,每八家公司中就有一家公司已经开始使用 AI 技术。罗德与施瓦茨的 AI 技术协调员 Andrew Schaefer 博士认为:“AI 和机器学习技术潜力巨大。” 他现在在技术孵化部工作,负责管理多年前成立的 AI 孵化实验室。“AI 创造了新颖的功能和机会,我们需要发现并抓住这些机遇。我们秉承创新精神,希望能为合作伙伴和客户带来更多的价值。”

评选德国最具创新力的公司时,罗德与施瓦茨榜上有名。而这在很大程度上得益于孵化实验室的支持。Schaefer 进一步表示:“我们参与了公司许多部门的项目。这让我们有了更好的全局观念。我们还与其他部门的 AI 专家积极交流想法。正是因为这种跨部门的深度合作加上我们具备的深厚专业知识,罗德与施瓦茨能够利用创新推动技术发展。”

Andreas Hägele,罗德与施瓦茨微波成像部副总裁
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我们的安检扫描仪利用 AI 技术检测异常。这种成像方法能够检测到人体携带的物品。

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Andreas Hägele,罗德与施瓦茨微波成像部副总裁

AI 增强安检效果

罗德与施瓦茨的多种产品和解决方案早已运用了 AI 技术。R&S®QPS 毫米波快速人体安检扫描仪就是其中的一款产品。全球数百个机场的安检人员都使用这款扫描仪快速简单地完成安检工作。

隶属于测试与测量部门的微波成像部副总裁 Andreas Hägele 表示:“我们的安检扫描仪利用 AI 技术检测异常。这种成像方法能够检测到人体携带的物品。” 只是一眨眼的功夫,扫描仪就能够使用毫米波完成检查。Hägele 解释道:“人工神经网络在几毫秒内就能自动评估反射的毫米波,确定是否存在可疑物品。” 在这个过程中,扫描仪会处理将近二十亿个数据点。从开始进行毫米波扫描到得到安检结果,整个过程只需几秒。

Hägele 解释说肉眼不一定能看到异常问题,并说道:“我们现在已经迈进了‘超人类学习’领域。因此,相较于肉眼观察,我们的扫描仪采用 AI 技术,检测精度更胜一筹。我们的检测技术甚至能够检测到肉眼看不见的物品。这种先进技术真正保证了安全。更为重要的是,利用 AI 技术检测异常还有很大的发展空间。”

人工智能可以用于异常检测。罗德与施瓦茨的安检扫描仪技术为保障安全添砖加瓦。

移动通信——基石,催化剂,开拓者

6G 研究已经如火如荼地展开。这也推动了 AI 技术的发展,因为 AI 能够更加高效地传输数据。6G 技术的目标是随时随地都能获得更高的数据速率和更低的延迟。这种技术进步将在许多应用中有着重要作用,例如扩展现实 (XR)、自动驾驶和智慧工厂。AI 应用和服务也将催生出新的应用领域。

移动通信不仅是技术开拓者和催化剂,也是孵化出 AI 应用的基石。如果未来 6G 领域大规模部署 AI,一部分原因就是这项技术的开发是建立在前几代移动技术的开发经验之上。罗德与施瓦茨是移动通信行业的长期合作伙伴,积极支持欧洲、亚洲和美国的 6G 研究。多年以来,我们参与多项研发项目,并加入了不同的产业联盟。与全球领先的研究机构和院校进行深度合作,是我们的重要发展策略。罗德与施瓦茨的测试与测量专业知识和解决方案为下一代移动通信的发展提供助力。

利用罗德与施瓦茨的先进技术,无论身在何处,都能保持联络不断。

合力推动神经技术的未来发展

6G 预计将于 2030 年投入商用。相关研究正在顺利进行中。在这一背景下,关于如何在移动通信中运用 AI 技术,罗德与施瓦茨和 NVIDIA 已经获得了一些初步成果。有了神经接收机,物理层上的数字信号处理不再利用传统的信号处理模块, 而是部署经过训练的机器学习模型。这是移动通信中的重要一步。

利用 NVIDIA 专为 5G 和 6G 研究创建的 SionnaTM开源库,神经接收机得以开发出来。这个联合项目利用罗德与施瓦茨为信号生成和分析开发的先进测试解决方案来测试神经接收机性能并确认模拟结果。

移动通信中的信号处理任务示例

移动通信总会受到干扰。因此,其中一个重要的信号处理任务涉及到信道估计和均衡。目前的移动通信技术采用数字信号处理方法。除了实际的数据流之外,基于训练的估计方法还能够提供额外的训练符号。如果接收机确定训练数据到达时存在失真,则使用数字滤波器进行均衡。信号处理算法根据在训练数据中发现的失真程度计算最佳滤波器参数。

这样可以应对移动通信中可能出现的各种情况。移动通信场景中的干扰不尽相同,例如用户在树林中骑自行车、在人多的地方步行或者乘坐火车旅行时,通信干扰都会不同。

用于移动通信的神经接收机

目前的 5G 新空口 (NR) 标准针对数字信号处理定义了强大有效的软件算法,并广泛应用于智能手机和基站中。使用神经接收机完成部分数字信号处理,预计能够进一步改善数据吞吐量和连接质量。目前的模拟结果也证实了这一点。事实上,2023 年春季 NVIDIA 和罗德与施瓦茨在巴塞罗那世界移动大会上展示的合作项目中,研究人员正是采用了这种方法。

Andreas Rößler,罗德与施瓦茨 6G 技术经理
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初步结果表明,与扩展传统算法相比,我们的 AI 接收机更加高效。

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Andreas Rößler,罗德与施瓦茨 6G 技术经理

训练数据至关重要

全球学术界以及领先的研究机构和行业专家都预计,未来的 6G 标准将采用 AI 技术进行信号处理。Andreas Rößler 是罗德与施瓦茨的 6G 技术经理,指出:“6G 的一个目标就是使用神经接收机代替传统的处理算法,或者至少作为对这些算法的补充。” 这能够让信道估计和均衡更加准确。

“目前的算法基于定义的信道模型,只能代表瞬时的实际情况。如果能够使用更好地反映实际传播条件的数据集来训练新的神经接收机概念,应该能够逐步地大幅改进传统算法结果。”

Rößler 还表示,性能改善的同时,成本也会增加,因为 AI 技术要求更大的计算能力。不过,根据我们目前获得的结果,应该是利大于弊。“初步结果表明,与扩展传统算法相比,我们的 AI 接收机更加高效。我们的目标是在本地修改整体系统,以便支持进一步地逐步优化结果。”

人工智能——充满神奇魔力的万花筒。
人工智能——充满神奇魔力的万花筒。

展望未来

当今世界正在经历一场变革,AI 将催生出前所未有的变化局面。目前,AI 已广泛应用于各个不同的领域。眺望未来,我们很容易就能发现:人类正处于一场规模未知的新工业革命的风口浪尖,随之而来的后果和挑战尚且无法预见。90 多年来,创新一直深根于罗德与施瓦茨的发展基因之中。我们将继续努力把想法变为现实,致力于开发和集成先进的 AI、移动通信、传感器和计算技术,打造一个更加安全的互联世界。

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