Smith Institute & Spectrivity：2025年人工智能（AI）在频谱管理中的应用研究报告

委托方： 27th2025年2月 执行摘要 机遇领域 人工智能在频谱管理中的潜力巨大。在接下来的章节中，我们将探讨一系列用例，突出它们可能的影响、可行性和价值实现时间。我们考虑： 许可申请为了提高在分配新许可证时评估对现有企业影响的高效性和一致性。 旨在为利益相关者解锁更多频谱可用性 人工智能（AI）正处于准备改变频谱管理的地位，为关键资源稀缺问题提供了一个强大的解决方案。最大化创新以实现频谱的高效和最优使用是Ofcom对于英国频谱管理的一个关键优先事项。通过频谱共享、预测驱动的决策和自动干扰控制，AI能够显著提升英国频谱实现的价值。 •人工智能在动态频谱分配、预测和防止竞争源之间的干扰以及利用任何空闲频段中的应用•机器支持的政策制定和作业量减少决策技巧 •语言模型用于自动许可申请审查以提高效率•利用机器学习（ML）预测与优化器如Gurobi相结合的干扰，以实现最大可能的覆盖范围。•特征提取方法以开发用于AI驱动建模的有意义利用和覆盖度指标。 AI用于模拟信号传播使用公共数据集分析以提供可操作的 英国在实现频谱利用和分配的更高效率方面面临着关键挑战，这些挑战由无线服务的需求增加以及最大化频谱社会经济价值的需要所驱动。管理频谱是一个政策、技术和利益相关者利益的谨慎平衡。 关于频谱有效性和政策的见解 主动监控与合规 通过数据收集和利用的最佳实践，实现内部效率和主动目标监控。 •覆盖和信号传播建模以增强频谱利用率•对分享技术进行测试以提高创新应用•数字孪生技术以优化政策决策和技术采纳 •实验设计方法用于许可证违规检测•针对干扰和覆盖目标的自动设计传感器位置•异常检测方法用于自动标记可疑活动 关键挑战 混合方法，将人工智能与常规方法相结合，在当前的一些人工智能频谱应用中被采用。几种人工智能技术也可以结合使用，以获得最佳解决方案和最大化的使用效益。 挑战在于管理频谱，这突显了在平衡竞争性需求的同时促进创新接入的复杂性，包括： 频谱共享与干扰 管理为防止和减轻干扰，提供更好的频谱共享机会决策。 •推动改善、负担得起的连接 •监测许可证和合规性 创新与采纳 •管理共享频谱中的干扰 该领域的创新步伐迅速。人工智能创新要求监管程序持续更新以保持时效性。通过可解释和经过验证的人工智能系统以及人类监督建立信任至关重要。尽管全面的AI监管仍在发展，但其基础建立在五个关键原则之上：安全性、稳健性、公平性、责任性和可争议性。1 • 定义高效的共享框架 • 利用数据解锁公共补贴的高效分配 为了利用人工智能提高频谱管理，Ofcom和其他监管机构必须收集和维护高质量的数据输入，这在报告中进行了探讨。在实施之前，对拟议的人工智能技术的全面成本效益分析（CBA）对于评估其潜在影响和价值至关重要，为此，我们强调了CBA的关键输入要素。 受英国频谱政策论坛委托进行这项研究，史密斯研究所和Spectrivity带来了在跨行业使用人工智能以推动创新和组织效率的世界级专业知识，以及英国频谱管理的第一手经验。我们确定了AI有可能对频谱格局产生积极影响的关键用例和机会。 总的来说，人工智能系统的培训成本较高。然而，通过迁移学习微调现有或开源模型，并结合数据增强的生成技术，这种费用可以降低。随着模型从新数据中学习，AI应用解锁的价值随着时间的推移而增加。精心制作和维护高质量数据对于提高人工智能辅助的频谱管理效率至关重要。必须制定并有效执行策略，以频繁更新系统，使用最新的频率分配、许可和合规数据，以实现最大效益。 4 条建议和Ofcom的机会 4.2294.3304.4324.5334.6344.7354.1 人工智能在许可应用领域 27人工智能用于监控和合规AI 用于频谱共享和干扰管理人工智能在合成数据和国际数据洞察方面的应用模拟数字射频环境孪生体摘要表格建议 2 当前频谱管理：背景和挑战3 2.382.1 英国频谱管理 32.5 频谱管理的未来 132.2 政策和优先事项 52.4 人工智能提升频谱管理机会 10频谱管理挑战 5 输入成本效益分析 37 3 有望的AI技术在频谱管理中的应用 14 5.1目标375.2 柔性预算分析（CBA）的建议方法385.3 主要挑战395.4 考虑CBA输入以供AI推荐40 3.3203.1 人工智能技术简介 153.4 人工智能技术的益处 253.2 人工智能在频谱管理中的当前应用 17全球试验与研究 6 人工智能速度、素养与监管 43 744结论 1 引言 追求。为了从人工智能中获得变革性和持续的益处，组织必须获取并维持相关数据。我们讨论了监管机构在数据利用方面拥有的选择，这包括通过国家数据图书馆利用公共数据的机遇。6此外，我们强调了一些有前景的技术，以实现数据稀疏的AI应用场景。 计划支持人工智能创新，使“英国成为人工智能世界的领导者”。5这些包括解锁公共数据，用于训练人工智能系统，并设立专门的“AI增长区”，为数据中心提供快速通道规划。将签署数十亿英镑的合同来建设公共“计算”能力，他们计划在未来5年内将其增加20倍。 频谱是一项有限的资源。我们对无线技术的贪婪似乎无穷无尽。在这种紧张关系中，电信业遇到了一个基本挑战——《人工智能》（AI ）可能掌握了解 决这一问题的关键。随着英国对无线连接的需求越来越旺盛，转变频谱管理格局变得越来越 紧迫。 无线技术正在发展，众多竞争性应用的出现意味着对频谱的需求在增加。管理频谱的接入对于可靠的通信至关重要。然而，频谱已经被高度订阅，许多频段需求量大，可能导致拥塞和干扰。传统的管理方法往往僵化，无法快速适应现代网络的动态需求。这导致频谱的部分区域未被充分利用，而其他区域则负担过重。新兴的频谱密集型技术威胁着将当前的管理方法推向极限。 自动化耗时繁杂的后台活动——所有这些都现已在Ofcom的掌控范围内。 在这项研究中，我们绘制了全球在频谱管理方面的人工智能应用现状图。我们描述了可能解开频谱管理数据驱动决策制定的数据驱动工具和算法。我们确定了既有且新兴的人工智能技术，这些技术有可能重塑现有的英国频谱管理程序。针对这些技术，我们考虑了实施的可行性和采纳的实际问题。这包括评估法规、运营和数据处理需求的可持续性，以及为未来的成本效益分析提供建议性输入，以帮助监管机构或组织评估将潜在的人工智能技术应用于频谱管理的可行性。 人工智能指的是执行通常需要人类智能的任务的计算机系统，例如推理、学习和决策。在本研究中，我们将人工智能定义为利用数据做出智能决策的能力。术语“人工智能”和“机器学习”经常被互换使用。广义而言，人工智能描述了展现智能的广泛机器，而机器学习（ML）是人工智能的一个子集，它涉及使用计算算法来学习数据中的模式并指导决策。 “人工智能”这一术语现在已成为日常对话的一部分。这种普遍的熟悉感既归因于进步的速度，也归因于人工智能日益融入日常生活的各个方面，从虚拟助手到搜索引擎再到社交媒体。许多人特别熟悉由OpenAI推出的ChatGPT、Google Gemini以及Anthropic的Claude等生成式人工智能和大型语言模型（LLMs）。这些工具能够生成类人文本并协助完成许多任务，使人工智能对普通大众更加易用和有用。 首先需要在数据中学习有意义和有价值的模式，这要求数据必须是清洁的、机器可读的以及高质量的。数据的可用性也会影响一个组织能够使用的AI用例。 2024年3月，英国国家审计署报告称，在被调查的英国政府部门中，70%正在进行AI用例的试点和规划。4总理最近宣布了雄心勃勃的 动态决策和适应实时条件是人工智能的根基。它是管理如频谱分配等复杂系统的利器。人工智能依赖于数据。频谱管理本质上数据丰富——使用数据、干扰数据、性能数据——因此，它为人工智能优化资源使用、降低干扰和提升网络性能提供了无限可能。 鉴于预计到2035年人工智能可能为英国经济增加超过半万亿英镑。2英国政府的AI机遇行动计划旨在利用这项新技术来提升公共服务、增加生产力和促进增长。3人工智能的快速发展为更高效频谱管理提供了许多可能性，通过数据驱动的政策制定实现更高的频谱利用率。 2当前频谱管理：背景与挑战 这些与DSIT的总体目标相一致，即“通过世界一流的科学技术，加速创新、投资和生产力，以确保新技术和现有技术在英国安全开发和部署，并推动建立一个现代数字政府，以造福其公民。8理解人工智能技术的快速发展并将其应用于各个领域，显然与更广泛的政府政策相一致。 管理频谱是政策、技术和利益相关者利益之间精细的平衡。作为一种有限资源，频谱需要谨慎的管理以最大化社会和经济利益，同时确保在用户间高效分配。为了探讨人工智能如何可能改变频谱管理，理解当前的局面至关重要——从其治理结构，通过科学、创新与技术部（DSIT）和Ofcom，到频谱分配、许可和共享的实际挑战。理解这一生态系统——其利益相关者、流程和挑战——为探讨人工智能如何在未来几年增强和改变频谱管理实践提供了基本背景。 英国通信管理局频谱路线图（2022）11描述了其整体愿景的四个主题： •无线连接：持续提升全民使用的无线通信的质量，无论何时何地。 •适当频谱的接入：具有专业需求的商业、公共部门和其他组织将能够接入适合它们的无线通信或频谱选项。 英国通信管理局（Ofcom）是英国频谱管理的主体机构。它负责授权接入并制定频谱使用的规则。9尽管Ofcom负责管理英国无线电频谱的民用，但公共部门的使用通常由相关政府部门管理。政府部门——尤其是国防部（MOD）、内政部（HO）和交通部（DfT）——是英国频谱的主要使用者。大约52%的英国频谱由公共部门使用。 •灵活性：增加频谱使用的灵活性以支持创新，并确保持续使用。 •效率：持续提高频谱使用的效率。 2.1 英国频谱管理 科学技术创新部（DSIT）是负责频谱政策的牵头部门，负责审查法律框架并为英国频谱管理设定战略方向。DSIT的2023年频谱声明7定义了四个关键管理原则： 未来工作领域的主要主题在《频谱路线图》中概述如下：审查新技术和网络融合对频谱政策的影响，支持无线创新和共享（例如通过频谱“沙盒”），以及改进可用于频谱管理的数据。这些领域中的每一个都为基于AI的增强提供了机会。 在政府用户与Ofcom之间存在着紧密的合作。在此方面，部门间的机构至关重要，如频谱委员会、公共部门频谱释放（PSSR）计划和中央管理机构（CMU）。已认可频谱接入（RSA）的概念促进了公共部门频谱的交易。10然而，在寻找公共部门使用共享频谱的权利与共享频谱的他人权利之间的适当平衡方面，挑战仍然存在。 1. 波段资源是一项战略资产，对于实现一系列政府政策目标具有重要意义。 频谱管理应促进创新和投资，同时实现以消费者为导向的结果。 频谱管理应确保高效和最佳使用，并与实际使用情况相联系，赋予用户在适当情况下做出决策的权力。 在探讨这些内容之前，理解频谱管理政策和优先事项至关重要，包括关键利益相关者的角色以及高效利用的需求。在实践中，这包括许可、监控、共享框架以及许多其他流程。理解这些方面是至关重要的，因为它们塑造了分配和利用方式，影响着国内外通信。 频谱管理本身应充分利用创新，同时支持使用频谱的服务领域的创新。 2.2 政策与优先事项 英国频谱管理在更广泛的国际框架下运作，该框架规范了不同利益相关者之间的频率分配。频谱不尊重国界，因此它在国内和国际上都得到管理。许多决策通过世界无线电通信大会（WRC）等组织在各国之间做出。Ofcom代表英国在国际组织如国际电信联盟（ITU）、CEPT和欧盟频谱政策等机构中的频谱讨论中发言。 在这些讨论中，合作与安全之间存在着关键平衡。在某些频段，由于自然属性，频谱共享难以实现，例如，北约频段因运营而受到保护。英国易受地缘政治事件的影响，因此在这些频段允许共享可能会造成脆弱性。额外风险的成本可能超过其带来的好处。 2.2.1 频谱分配 频谱分配取决于在英国频率分配表中的使用类型。12由Of