رهاورد ۶G برای ارتباطات بی‌سیم؛ استفاده از هوش مصنوعی با توانایی‌های مغز انسان

با گسترش شبکه‌ی ۵G در شهرها و کشورها، اکنون پژوهشگران دست‌به‌کار شده‌اند تا مقدمات لازم برای توسعه‌ی ۶G را در زمانی کمتر از یک دهه‌ی آینده آماده کنند. به‌عقیده‌ی آن‌ها، قوت این نوع از شبکه‌ها سرعت‌بخشیدن به سرویس‌های اینترنت بی‌سیم خانه‌ها یا تلفن‌های همراه نیست؛ بلکه مجموعه‌ی گسترده‌ای از کارهای علمی و صنعتی پیشرفته‌ای است که انجام آن‌ها فقط به‌لطف شبکه‌های ۶G مقدور یا تسهیل می‌شود. دسترسی از‌ راه‌ دور و آنی و بی‌سیم به محاسبات هوش مصنوعی در حجمی برابر با محاسبات مغز انسان از این جمله‌اند.

کاربرد مهم فرکانس‌های تراهرتز انتقال داده‌های عظیم محاسباتی برابر با داده‌های مغز انسان است

ایده‌ی این نوع از شبکه‌ها برگرفته از مقاله‌ای IEEE است که به‌تازگی دکتر تد راپاپورت و همکارانش با محور کاربردهای طیف بی‌سیم صد گیگاهرتز تا سه تراهرتز نوشته شده است. راپاپورت یکی از پژوهشگران پیش‌گام دانشگاه نیویورک است که در حوزه‌ی ارتباطات بی‌سیم فعالیت می‌کند.

با افزایش مستمر استفاده‌ی نسل‌های پیشین شبکه‌های ارتباطاتی از طیف‌های مختلف رادیویی (از فرکانس‌های مایکروویو گرفته تا فرکانس‌های میلی‌متری)، اکنون دیگر دامنه‌ی امواج زیرمیلی‌متری (submillimeter wave) آخرین مجموعه از فرکانس‌های ظاهرا امن و غیریونیزه‌کننده است که می‌توان از آن برای ارتباطات استفاده کرد و پس‌ازآن، دیگر باید به‌سراغ طول موج‌های اپتیک، تابش‌های کیهانی، اشعه‌ی ایکس و گاما رفت.

همکاران راپاپورت معتقدند با اینکه شبکه‌های ۵G باید بتوانند به حداکثر سرعت ۱۰۰ گیگابیت‌برثانیه دست یابند، فناوری فعلی برای متراکم‌سازی سیگنال‌ها توانایی رسیدن به این نرخ را ندارد. این کار حتی در امواج میلی‌متری امروزی هم امکان‌پذیر نیست که فقط یکی از‌ آن‌ها می‌تواند دسترسی به پهنای باندی به وسعت بزرگ‌راهی با ۵۰۰ باند را فراهم کند. بنابراین، بازشدن فرکانس‌هایی در مقیاس تراهرتز طیف بسیار وسیعی از پهناهای جدید باندی را برای استفاده‌ی بی‌سیم به‌ارمغان می‌آورد که می‌توانند انواع مختلفی از داده‌ها را در مقادیری فراتر از تصور انتقال دهند.

یکی از مهم‌ترین کاربردهای این فرکانس‌ها آن است که دستگاه‌های بی‌سیم به این وسیله می‌توانند مقادیر زیادی از داده‌های محاسباتی را از راه‌ دور هدایت کند. این مقادیر از داده‌ها ازنظر حجم با داده‌های درون مغز انسان برابری می‌کند. همان‌طورکه پژوهشگران می‌گویند، فرکانس‌های تراهرتز به‌احتمال زیاد اولین طیف بی‌سیمی هستند که این قابلیت را دارند که محاسباتِ درلحظه (Real-Time) موردنیاز برای هدایت و کنترل از راه دور و بی‌سیم شناخت انسان را فراهم کنند.

به‌عبارت‌دیگر، پهپاد بی‌سیم با قابلیت‌های محاسباتی محدودِ سخت‌افزارِ آنبورد را می‌توان از راه دور و با استفاده از هوش مصنوعی به بزرگی سرور و به قدرت خلبانی ماهر هدایت کرد یا اینکه می‌توان عملیات ساخت‌وساز ساختمان را از فاصله‌ای بسیار دور فقط با استفاده از کامپیوتر کنترل و ماشین‌آلات را هدایت کرد. شاید برخی از این مثال‌ها به‌نظر آشنا برسد؛ چراکه موارد مشابهی از کنترل از راه دور در‌حال‌حاضر با استفاده از ۵G در‌حال‌انجام است، با این تفاوت که در آن‌ها، اپراتورها انسان هستند و نه کامپیوتر.

برتری شبکه‌ی ۶G برخلاف شبکه‌ی ۵G، سرعت آن‌ نیست؛ بلکه نوع کارهایی است که می‌توان با آن انجام داد

نکته‌ی مهم درباره‌ی ۶G آن است که تمامی کارهای سنگین و طاقت‌فرسای محاسباتی را هوش مصنوعی با قابلیت‌های انسانی انجام می‌دهد که مسئولیت ارسال و دریافت حجم زیادی از داده‌های مشاهداتی و واکنشی را برعهده دارد.

طبق قانون مور، تا سال ۲۰۳۶ کامپیوترهایی با قدرت محاسباتی مغز انسان، تنها به قیمت هزار دلار به کاربران فروخته خواهند شد. توجه کنید هزار دلار در‌حال‌حاضر قیمت یک گوشی هوشمند است. ارتباطات ۶G موجب می‌شود دسترسی به این نوع از کامپیوترها با این توانمندی محاسباتی سریع‌تر صورت پذیرد.

همچنین، راپاپورت و همکارانش ابراز امیدواری می‌کنند طیف موج‌های زیرمیلی‌متری به پیشرفت فناوری‌های موجود مانند دوربین‌های موج‌میلی‌متری دید‌درشب و رادارهای دقیق و باکیفیت و اسکنرهای امنیتی تمام بدن تراهرتز (به‌جای امواج میلی‌متری) کمک کنند. هرقدر پهنای باند افزایش یابد، وابستگی‌ها به زیرساخت‌های فیبرکابلی هم کمتر می‌شود و صنایع برای اهداف مربوط‌به بک‌هال شبکه (Backhaul) و اتصال به مراکز داده به‌سمت استفاده از فیبر بی‌سیم سوق داده می‌شوند.

ازلحاظ عملی، موانعی بر سر راه تبدیل ۶G از نظریه به واقعیت وجود دارد که یکی از آن‌ها کوچک‌سازی فناوری‌های مهم موردنیاز در‌این‌زمینه و دیگری پژوهش درباره‌ی سلامت فرکانس‌های تراهرتز است. همچنین، فرکانس‌های امواج زیرمیلی‌متری مانند امواج میلی‌متری به آنتن‌های کاملا جهت‌دار نیاز دارند. بخشی از این نیاز به‌دلیل حساسیت شدید آن‌ها، به‌‌ویژه امواج بالاتر از ۸۰۰ گیگاهرتز، به تداخلات جوّی است.

پژوهشگران خاطرنشان می‌کنند همان‌طورکه غلبه بر امواج میلی‌متری در دهه‌ی پیش به‌نفع انسان‌ها تمام شد، غلبه بر مشکلات فعلی نیز مزایای بی‌شماری برای کاربران به‌همراه خواهد آورد؛ ازجمله اینکه مصرف انرژی انتقال داده‌ها خیلی کمتر و اندازه‌ی آنتن‌های عظیم هم به‌شدت کوچک‌تر خواهد شد و همین امر راه را برای کاهش اندازه‌های دستگاه‌ها و ماشین‌آلات هموار خواهد کرد. برای مثال، راه‌های ارتباطی امنیتی و نظامی که رهگیری یا استراق‌سمع آن‌ها در حالت فعلی هم کار خیلی دشواری است، از این هم کوچک‌تر خواهند شد.

مارس گذشته، کمیسیون فدرال ارتباطات ایالات متحده به اتفاق آراء طرحی تصویب کردند تا دامنه‌ی ۹۵ گیگاهرتز تا سه تراهرتز را دراختیار شبکه‌های ۶G یا ۷G و هر فناوری دیگری قرار دهند که در آینده معرفی خواهد شد. این کار در حالی انجام شد که اعضای کمیسیون معتقدند به‌دلیل مطمئن‌نبودن از کاربردهای احتمالی این فرکانس‌ها در آینده، این رأی‌گیری خیلی شبیه به تخصیص قانونی برای منطقه‌بندی سطح کره‌ی ماه است.

شکی وجود ندارد افرادی نظیر دکتر راپاپورت و همکارانش نقش مهمی در تبدیل این ایده از داستان علمی‌تخیلی به واقعیت عملی و علمی در آینده‌ای نه‌چندان دور ایفا می‌کنند.