6G原生AI架构和技术白皮书（英）

6克本地的人工智能体系结构和技术白色纸 （2022） 中国移动研究研究所（CMRI） 内容 1前言1 2开车部队2 2.1挑战的5克聪明的网络2 2.2新场景的6克无处不在的情报3 3定义和范围4 3.1定义的6克本地的人工智能4 3.2范围的6克本地的人工智能4 4新的想法5 4.1质量的人工智能服务(QoAIS)5 4.2人工智能生命周期编制管理9 4.3深集成的人工智能计算和沟通10 5新体系结构12 5.1数据飞机14 5.2聪明的飞机16 5.3扩展控制和用户飞机18 6新技术20 6.1人工智能模型选择和整合20 6.2人工智能模型培训与终端和网络协作22 6.3人工智能模型推理与终端和网络协作24 6.4人工智能性能pre-validation基于在数字双胞胎26 7总结和前景27 缩写30 作者30 参考31 1前言 人工情报(AI)有发达迅速在的过去的十年,哪一个有超过了的人类情报在建模的非线性法律的大数据样品和在线准确的决策在交互与的环境中,和有实现伟大的成功在的字段 的电脑愿景,自然语言处理,和机器人控制。的原因为的快速发展的人工智能是,在一个的手,的突破的人工情报算法代表通过深学习和强化学习;在的其他的手,的快速下降在 的成本和推广的人工情报计算权力代表通过gpu。 自5克,人工智能有逐渐被广泛使用在移动沟通网络,这样的作为网络配置优化在的网络管理的水平,资源调度 优化在的网络元素的水平,和甚至的物理层的的空气接口。在 另外,在那里是也更多的和更多的人工智能应用程序在的终端的一面。对的未来,6克网络需要来促进的数字化和智能化的成千上万的人的行业, 和它需要来提供聪明的服务与少延迟和更好的性能比云 情报。为运营商,网络操作成本需要来是极大地减少,和网络操作和维护需要来进化从当地的聪明的场景来高层网络 自主权。 在现在,人工智能应用程序是主要是基于在集中云资源。云服务器总大量的数据,利用集中计算权力来进行预处理他们,和火车 和验证人工智能模型。然而,传输一个大量的生数据在的网络将不只有把巨大的压力在网络传输带宽和性能指标( 作为延迟),但也带伟大的挑战来数据隐私保护。除此之外,由于来的缺乏的计算权力,算法和数据,在那里是仍然多房间为改进在的聪明的 应用程序在的终端的一面。 在的脸的的以上的挑战,它是必要的来介绍本地的人工智能功能成的网络,放弃的打补丁的模式的人工智能应用程序,和意识到的深集成的沟通连接,计算,数据和人工智能模型在的网络体系结构的水平, 在哪里的分布式计算权力和数据在的网络是完全利用为的协调机制之间的多个节点和之间的终端和的网络,和 实现的的集成的分布式和集中处理。在这道路不只有数据隐私可以是保护,的效率的数据处理,的及时性的决策和 推理,和利用效率的网络节点可以也是改善。这白色纸第一个 介绍了的开车部队和应用程序场景的本地的情报。的需求为 本地的人工智能支持通过6克网络是派生的从的当前的状态的聪明的网络应用程序,的需求在高层网络的自主权,无处不在的情报,高 价值网络服务,极端的服务的经验,和网络安全和可信赖性。然后, 的纸阐述了在的定义和范围的本地的人工智能,和提出了的深集成的人工智能计算权力,数据,算法和网络连接。除此之外,的新概念的6克 本地的人工智能是介绍了包括人工智能服务质量(QoAIS),编制的人工智能工作流的它的完整的生活周期,计算和沟通集成,和集成的本地的人工智能和 数字双胞胎。的新体系结构驱动通过本地的人工智能是提出了和描述在细节,包括数据飞机,聪明的飞机和扩展控制飞机和用户飞机,和新技术 是介绍了包括人工智能模型编制,分布式模型培训,分布式模型推断,pre-validation和优化的数字双胞胎。最后,的未来研究方向是进行了展望。 2开车部队 的应用程序的人工情报技术在5克网络有提升的聪明的发展的移动沟通网络和垂直行业,但的 应用程序模式的打补丁和插件阻碍了的有效性的人工智能应用程序。在的相同时间,的应用程序和探索的人工情报在所有走的生活有把向前 需求为新基本功能的未来网络。来意识到的愿景的无处不在的情报,6克网络需要来构建本地的人工智能功能。 2.1挑战的5克聪明的网络 在的5克时代聪明的网络实践需要的集成的人工智能技术与的硬件,软件系统中,和流程的5克沟通网络,和人工智能是使用来帮助沟通网络意识到聪明的规划、建设,维护和 优化,所以作为来改善质量和效率和减少成本。的利用的人工智能促进的技术和系统的转换的的网络本身,使敏捷 业务创新,和促进的建设的聪明的网络,包括云网络设备情报,网络操作情报,和网络服务情报。 在5克网络,人工智能是主要是使用为优化的沟通连接和服务流程。虽然的服务云有被介绍,网络和云是松散耦合 自的5克架构,协议功能和流程有被最终确定,和只有增量迭代可以是使来的现有的体系结构解决方案.. 的挑战的5克聪明的网络实践基于在patched-on和插件人工智能是作为 如下: -的缺乏的一个统一框架领导来的缺乏的有效的验证和保证 方法为人工智能的性能。的验证的人工智能应用程序影响是进行出后的事实上,所以的整体端到端过程是长和复杂的,和的中间过程一般需要一个很多的人类干预。的相对大 影响在的网络使它困难来很快促进人工智能在的过程的应用它来的现有的网络。 -的插件模式是困难来实现一个完全自动闭环的pre-validation, 在线评价和优化。人工智能模型培训通常需要的准备 的一个大量的培训数据。在的插件模式,它是困难来收集和标签数据在的现有的网络在一个集中的方式,和的传输和存储 开销是也大,结果在一个长迭代周期的的人工智能模型中,高培训开销,慢收敛,和可怜的模型泛化。 -在的插件模式,计算权力,数据,模型和网络连接属于来不同的技术系统中,和没有标准化接口和交互规则是定义之间的他们。跨系统协作是进行出在的管理 飞机,领先的来额外的延迟的秒和甚至分钟和的无担保质量的服务。 2.2新场景的6克无处不在的情报 本地的人工智能是指来的网络支持人工智能通过本地的设计模式在的建筑的水平,而比patched-on或插件模式。的开车部队的的本地的 设计模式是作为如下: -的网络提供了无处不在的人工智能服务:来意识到的愿景的无处不在的情报,的6克网络需要来帮助的数字化和intelligentation的 成千上万的人的行业和意识到的随需应变供应的聪明的功能"在任何时间,在任何地方".相比与云服务供应商,6克网络需要来提供聪明的能力服务与更高的实时性能和更好的 性能和在的相同时间提供联邦情报之间的行业来 意识到跨域聪明的集成和共享。在的其他的手,由于来的大量的数据在的终端,的计算权力的的终端是也得到 更强的和更强。考虑的数据隐私需求,的本地的聪明的协作网络和的计算权力,沟通连接和 算法模型的的终端和其他资源是必需的,这样的作为计算权力卸载。,模型编制,等等,来提供2摄氏度客户与的最终 业务经验和高价值的新服务。 -人工智能提供了服务为的网络:6克网络需要来实现一个高水平的的自主权,安全和可信赖性。在现在,的水平的网络自治是 不高(水平的自治开车网络是关于2.2),和它是必要的来介绍本地的人工智能功能在的网络来支持的感知和实现 的的意图的运营商和用户,和意识到的自行设计、self-implementation, 自我优化,和自我发展的的网络。进化,和最终 实现一个高水平的网络自主权。在另外,在的未来,的网络将 携带更多的多元化的服务,服务更多的应用程序场景,和携带更多的类型的数据。因此,的网络将脸一个大数量的新和复杂的攻击 方法。的安全功能基于在本地的人工智能是嵌入式在所有方面的的 6克网络来意识到自治检测的威胁,自治国防或协助在防御。 它可以是见过从的以上开车力分析那在除了来会议基本沟通的需求,6克网络也需要来考虑的集成的计算,数据, 模型/算法,等等,那是,6克需要来是设计通过本地的人工智能在的建筑 水平来满足的多元化的新业务场景和网络自治优化 需求为网络人工智能包括人工智能应用来网络优化和用户经验 (作为空气接口重写与人工智能),作为好吧作为各种各样的人工智能服务要求通过第三方. 3定义和范围 深集成与人工智能将是被认为是在6克设计阶段,也就是说,6克本地的人工智能。不像5克, 哪一个对待人工智能功能作为在的特性,6克本地的人工智能将锻炼一个端到端编制和控制的计算权力,数据,和模型。的关键成分,这样的作为 连接,计算,数据和人工智能算法/模型是本质上集成和与此同时的随需应变策划那些关键成分成无线,传播,核心网络,等。 是支持,哪一个提供了的固有的情报功能要求为高层 网络自治和多元化的业务的需求。那是的本地的人工智能能力的6克,哪一个将使网络情报更多的非常高效。和执行更好。在的相同时间,的网络 情报将也是扩大因此,不只有加速的连续优化 的网络的性能,但也提供聪明的服务功能,哪一个使的数字和聪明的转换的各种各样的行业。网络情报将继续来进化在的6克时代促进一个真正的聪明的本地的网络。 3.1定义的6克本地的人工智能 6克网络本地的人工智能是操作在的6克网络架构,哪一个提供了数据收集,数据预处理,模型培训,模型推断,模型评价和其他整个 生活周期人工智能工作流。的关键成分的人工智能服务,例如,计算权力,数据,算法,连接,和网络功能,协议,程序是深深集成成 的最初的设计的6克网络。6克网络本地的人工智能目标在提供实时和非常高效。聪明的服务和功能为高层网络的自主权,无处不在的情报为 工业用户,最终服务经验为用户,和本地的网络安全。 3.2范围的6克本机人工智能 的现有的移动沟通网络是主要是面向连接的数据传播, 哪一个需要的传输链接保证基于在QoS(质量的服务)(作为数据率,延迟,等等)。然而,的本地的情报是要求来实现端到端控制和编制的计算权力,模型和数据。因此,在那里是巨大的差距对的网络设计和实现和操作。因此,它是至关重要的来考虑的以上 截然不同的需求在的开始的6克网络设计。在一个的手,新概念这样的作为质量保证的基于ai服务,端到端编制和计算和 沟通集成应该是介绍,在的其他的手,新体系结构设计这样的 作为人工智能数据飞机,人工智能聪明的飞机,扩展控制飞机和用户飞机应该也是考虑。 的质量的人工智能服务评估和保证应该是建为本地的人工智能,和然后基于在质量的人工智能服务的端到端人工智能生命周期编制将是实现, 包括计算权力,人工智能模型,数据和连接。 本机人工智能需要深集成的计算和沟通。考虑那的 功能的本地的人工智能是分布式成一个大数量的网络节点,哪一个是通常限制在数据收集,计算权力,带宽,和延迟,和因此它是极其 重要的来采用的合作设计的计算和沟通资源协调。在 另外,它是必要的来重新考虑的网络架构,协议和功能,哪一个是适应性强的来空气接口传输和的性能优化的本地的人工智能。 4新的想法 它是相当复杂的来集成人工智能与的传统的连接面向网络在的 开始的6克网络设计,哪一个需要跨域专业知识。它是至关重要的来认为出的盒子的的传统的设计范式和合并新鲜的人工智能成分和概念。我们 相信那的评估和保证的人工智能服务质量,的编制和管理 的人工智能生活周期,和的深集成的人工智能计算和沟通将成为的基本概念的本地的人工智能系统。 面对各种各样的行业和场景,在那里是多元化的要求为6克本机人工智能网络。的第一个问题,我们需要来的答案,是如何来翻译用户要求成网络人工智能服务能力吗?我们提出的概念的人工智能服务质量,即QoAIS(质量的人工智能 服务),和相信那的网络应该提供一个评估和保证为QoAIS。接下来,如何来评估和不断满足QoAIS和实现QoAIS保证需要的参与的的管理飞机,控制飞机,和用户飞机。从一个管理 飞机的角度来看,我们提出的编制和管理的的人工智能生活周期工作流程,也就是说,的semi-static分配的网络资源,这样的作为计算权力,数据,算法,和连接,来满足QoAIS要求;从控制和用户飞机的角度来看,它是 重要的来分配实时