Яна ПоддубчакБеспроводная связь — в каком-то смысле основа современной жизни, хотя мы не замечаем ее и не думаем о ней. Благодаря ей мы отправляем сообщения, совершаем звонки, пользуемся такси и смотрим сериалы. С введением 5G она и вовсе обещает произвести революцию в интернете вещей и сделать более безопасным дорожное движение. Но следующий скачок в беспроводной технологии будет невозможен без ключевого ингредиента — искусственного интеллекта.
В октябре DARPA провело шестой этап отборочного соревнования Spectrum Collaboration Challenge (SC2), цель которого — стимуляция развития в сферах беспилотного транспорта, передовой робототехники и автономной кибербезопасности. 10 команд из промышленных и научных компаний должны были предложить свои решения для кардинального изменения в работе систем беспроводной связи.
Проблема, которую необходимо было решить, — опасение, что растущее использование беспроводных технологий может привести к переполнению радиоволн, которые используются устройствами для связи друг с другом.
Традиционно так называемый радиоспектр распределялся не самым эффективным образом. В США правительственные учреждения делят его на взаимоисключающие полосы частот. Затем полосы передаются разным коммерческим и правительственным организациям для их эксклюзивного использования. Такой способ распределения позволяет службам не создавать друг другу помехи, но владелец части спектра редко использует его во все 100% времени. В результате большая часть выделенных частот не используется в любой произвольный момент времени.
При этом спрос на частоты вырос до такой степени, что текущий способ их распределения становится кощунственно расточительным. Спектр используется не только коммерческими сервисами, он поддерживает также правительственные и военные каналы связи, которые имеют решающее значение для проведения миссий и учебных операций. Появление сетей 5G только повышает актуальность вопроса о распределении спектра.
Чтобы решить эту проблему, DARPA попросило инженеров и исследователей спроектировать устройство связи нового типа, которое не будет каждый раз вещать на одной и той же частоте. Вместо этого оно должно использовать алгоритм машинного обучения, чтобы находить доступные частоты. А алгоритмы различных устройств должны работать вместе для оптимизации использования спектра. Спектр должен распределяться не только на постоянных, но и на единичных эксклюзивных владельцев, динамически, автоматически и в режиме реального времени.
«Нам нужно перевести управление использованием спектра на другую технологическую базу и действительно перейти от системы, управляемой людьми с ручками и бумагой, к системе, которая в значительной степени управляется машинами автономно».
Более 30 команд ответили на вызов SC2 и в течение трех лет соревновались в достижении все более сложных целей. На первом этапе командам было предложено создать радио с нуля. На втором этапе им пришлось сделать свое радио «совместным» — таким, которое может делиться информацией с другими радиосистемами. На последнем этапе команды должны были подключить машинное обучение, чтобы сделать свои совместные радиостанции автономными.
23 октября 10 финалистов продемонстрировали успехи в пяти смоделированных сценариях, среди которых были поддержка связи для военной миссии, экстренное реагирование и переполненная концертная площадка. В каждом сценарии проверялись различные характеристики — надежность системы, ее способность определять приоритеты для различных типов беспроводного трафика, способность обрабатывать среды с высокой перегрузкой. Победила (и получила главный приз в 2 миллиона долларов) команда из Университета Флориды.
Сейчас прототип команды-победителя все еще находится на ранних стадиях разработки, и пройдет некоторое время, прежде чем он попадет в наши телефоны. Но DARPA надеется, что SC2 станет толчком к росту инвестиций и усилий на дальнейшее усовершенствование технологии.