5G只比4G多1G？人工智能不答应！
◎ 科技日报记者 张佳星
“五环，你比四环多一环。”不少人对5G有着类似的理解：5G,它比4G多1G——电影下载秒完成、视频点播流畅、手机信号格显示“5”……
最新出版的权威期刊《电信科学》发表了题为《通信人工智能的下一个十年》的刊首文章，给人们展示了完全不同的5G通信——未来的通信网络是可以高度自治的。就像自动驾驶的汽车，通过与人工智能的深度融合，实现“三自”，即参数自配置，性能自优化，故障自“治愈”。
5G网络里面的数据量相比4G网络里数据量将是指数倍的增长。例如，一辆无人车一天产生的数据是3TB，蛋白质三维结构的数据量则是10的300次方的数据级。4月4日，论文共同作者之一、美国艺术与科学院院士、清华大学智能产业研究院院长张亚勤在接受科技日报记者采访时表示，通信行业正在走向5G，马上要走向6G，光是看视频快点、多发送点图片，那不是5G。
什么才是真正的5G？为什么要在5G网络里“注入”人工智能？
“5G与AI结合是一个紧迫的事。” 论文共同作者之一、工信部科技委副主任、中国电信集团公司科技委主任韦乐平最关切的是5G耗能问题。
工信部科技委副主任、中国电信集团公司科技委主任韦乐平。图源：人民邮电报
一个5G基站与一个4G基站相比，在半载情况下，前者是后者能耗的3.5-4倍（国家电网的测试结果是6倍）。“5G产生的价值如果还不够付电费的，那将成为5G广泛落地的‘瓶颈’。”韦乐平说，人工智能的优化能力或许会解决这个问题，要有紧迫感的去挖掘、去规范、去推进。
“以TB、ZB为单位的数据就在边缘，这些都是我们过去无法想象的，未来这些数据需要通信网络传输、运算，如何用新的网络设施，用最低能耗的方式、最有效的方式传输决策完成任务，将是一个很大的挑战。” 张亚勤说。
除了数据极限、能耗瓶颈，庞大网络管理的管理问题也急等着人工智能“出手”。
“4G通信网络巨大无比，网络种类也很繁杂，到现在也没数清到底有多少个网络，所以把这些网络普通管理起来就很难了，更别说要有机融合进行协同提升。”韦乐平说，到了5G就更复杂了，更不可能用人为的方式来管理这么复杂的资源。所以非常需要人工智能介入，提出预警、给出预判，提高效率。
早在十几年前，通信行业已经看到机器学习和人工智能的“潜力”。
“一开始，一些国外运营商对于在3G阶段就实现通信网络的自组织、自优化、自治愈信心十足，希望在3G阶段就能够部分实现网络的自动化与智能化。”论文共同作者之一、亚信科技CTO、高级副总裁欧阳晔博士回忆，2008年业内第一次对自组织网络进行了国际标准层面的定义。
按理说，在随后的10年中，自组织网络理当迎来上升发展期。
“过去的10年，美国及部分欧洲电信运营商独立或混合部署了一些SON系统，试图把人工智能融入通信网络的规划、建设、维护、优化中，但是整体的效果没有达到预期。”欧阳晔打了一个十分形象地比方，就比如请来“好医生”来治病，但病人本身对打针吃药都不“敏感”，2G、3G网络本身，包括生态、软硬件、设备接口对AI能力的支持等，并不是按照智能化的理念来建设的，网元本身在标准化构建阶段就没有支持人工智能和机器学习的能力输入，网络的接口和信令体系等难以实现对人工智能能力的对接。
3G网络宛如“铁板一块”，和AI的融合变成了“带着镣铐跳舞”。现在，5G或将解决这个困境。
张亚勤解释：“5G很重要的特点，是互联网把通信网在协议层，真正地融合，所以说很多过去我们在计算机领域的算法、在互联网里面的技术可以更容易地使用。”
这也给出提示，在我国进行5G基础设施建设时要考虑人工智能融入的问题，给AI融入留接口。
为此，论文编写者呼吁通信行业建设者们进一步开放网络标准化接口，给予人工智能对网络基础设施、网络管理运维系统、业务支撑系统等全面赋能、注智的机会，将5G与AI作为通用目的技术“组合”进一步释放潜力。
时间拨回2017年2月，国际标准化组织3GPP的服务和系统第二工作组开始研究 5G 核心网的智能化网元。他们定义了一种具有网络数据分析功能的网元。
彼时，大数据分析、大数据画像在电商的体系里已经不新鲜了，但要把它嵌入到5G网络里，成为全球的共识，却是一件大事。
一个通信网络的节点可以收集用户的个性化的信息，例如使每个用户都有自己的习惯、朋友圈、嗜好，形成有个性的画像，这个“聪明”的网元可以通过画像进行分析，然后再将分析结果提供给“决策层”。
“5G的智能化是从标准起步的，这是通信领域的特点，因为通信必须要连得通才能真正通信，而标准化是避免‘鸡同鸭讲’的前提。”欧阳晔说。
另一方面，有了“灵魂”的网元，是人工智能的算法、模型在5G网络中的落脚点。通过网元，人工智能的能力被“注射”到5G网络里，5G网络里的网络节点也会慢慢具有不同的智能化功能，网元将可以全面、实时的参与核心网控制面的决策控制。
这是移动通信从1G到5G以来第一次在核心网络架构里定义、标准化、并要求部署网络人工智能网元。
此后，网络智能化的新部件不断丰富起来。
中国通信标准化协会启动了人工智能在电信网络中的应用课题研究。
开放无线接入网络联盟成立，开启移动信息人工智能框架的“安卓版”。
3GPP工作组开始人工智能研究，定义了一个新的管理面功能。
2020 年 6 月，中国移动联合亚信科技首次在 3GPP R17 标准中正式引入联邦学习概念，形成联邦学习在 5G 领域的第一个全球国际标准。
“5G网络智能化方面，中国运营商与厂商处于第一阵营。”欧阳晔表示，当前在5G通信网络智能化的关键标准组织里，（包括3GPP、全球移动通讯系统协会等），中国厂商的参与度非常高，与国际上更多厂商一起共同推动5G走向智能化，这也是为什么此次发表的论文囊括了来自中外电信运营商、高科技企业和科研机构。
“我们预计到2023年移动通信网络将实现初步网络智能化，初步建成网络人工智能的‘网元’。”欧阳晔告诉科技日报记者，达到这一步，通信人工智能将达到第2级别（初级智能自治网络）。
从2023年到2027年，通信网络将向着L3甚至L4级别演进，那时的智能网络能干“更高级”的事情。
就比如智能网络“抓小偷”，韦乐平举了个传输网智能场景的例子，“光纤被切断每年都会发生很多次。现在一根光纤承担8T的容量，一旦切断，危害非常大，但有了人工智能，就可以进行预警。”韦乐平说，光纤在被切断前必然会先受力，一旦受力，敏感的人工智能就能提前知道信号有所异常，甚至精确定位，一方面有利于尽早排除危害，另一方面做好万全准备，一旦切断，马上由另一条链路替补。目前已经有包括诺基亚、华为等企业在开发类似软件，用到实际当中来，还需要时间。
到2028年能否实现5G智能网络的完全自治，论文表达了保守的态度。“2027、2028年很有可能出台6G国际行业标准的第一个版本，这个关键节点决定了人工智能在向6G演进的过程中能不能继续扮演一个核心的角色，如果它在5G的尝试失败了，它的重要性和地位也会变低。”欧阳晔说。
在张亚勤、韦乐平和欧阳晔看来，万物皆数据的数据3.0时代，一个学不会自治的网络难堪大用。网联万物中各形各色的网络想要管起来，还要管理好，靠人是不可能的；而与此同时，拥有一个“无人工厂”也将是很多行业的发展方向，当然包括电信运营的移动通信网络。
尽管论文的编写者并没有激进地认为，5G或者6G的通信网络能够在下一个十年实现完美的“高度自治”，但“无人化”的梦想却存在于每一个醉心于人工智能的科研工作者和产业工作者心中。
来源：科技日报 文中图片除注明外均由视觉中国供图
编辑：王宇
审核：王小龙
终审：何屹