Инженеры из Университета Южной Каролины продемонстрировали технологию, которая заставляет радиоволны не просто передавать данные, а выполнять математические операции прямо в воздухе. Система over-the-air computation (AirComp) использует интерференцию сигналов вместо борьбы с ней — подход, который может разгрузить переполненные беспроводные сети.
Проблема современной связи проста: устройства сначала передают данные со всеми механизмами коррекции ошибок, а потом их обрабатывают и при тысячах датчиков эфир захлебывается. Традиционный подход требует от каждого сенсора отправлять свой пакет данных даже если нужна только их часть.
AirComp разгрузит сети интернета вещей и позволит устройства обмениваться данными без задержек
AirComp решает это иначе, тут несколько устройств одновременно передают модулированные сигналы на одной частоте. В воздухе они складываются по законам физики (амплитуды суммируются, а фазы взаимодействуют) и приемник получает не кашу из помех, а готовый результат вычислений: сумму показателей, среднее значение или гистограмму распределения. Исследователи собрали тестовый стенд из пяти передатчиков и одной базовой станции на базе программируемых радиомодулей. Система обучала нейросеть распознавать изображения без передачи исходных данных и точность достигла 95%.
Технология не требует замены всего оборудования и в сетях 5G и Wi-Fi уже есть механизмы синхронизации и управления мощностью, их нужно лишь ужесточить. Погрешность синхронизации для AirComp должна составлять наносекунды, и это главная проблема. В лаборатории условия идеальны, но на движущихся машинах или дронах фазы сигналов «плывут», и точность вычислений падает. Выход видят в двух направлениях. Первое — предварительная компенсация искажений на стороне передатчика, как в MIMO-системах, а второе — интеллектуальные отражающие поверхности, которые динамически перенаправляют сигналы.
Пока AirComp существует как опциональный режим — сеть выделяет узкие временные окна или частотные слоты для «вычислений в воздухе», а остальной трафик идет обычно. Такой подход позволяет внедрять технологию без ломки существующих протоколов. Инженеры прогнозируют появление первых промышленных реализаций в течение пяти лет.
Как думаете, что окажется сложнее: наносекундная синхронизация миллионов гаджетов или убеждение производителей добавить поддержку AirComp в следующее поколение чипов? Выскажитесь в комментариях.
НовостиЖелезо и технологии
Источник: vgtimes.ru