在物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 連接時(shí)代，人工智能 (AI) 驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人技術(shù)正在上升到我們技術(shù)雄心的新高度。改進(jìn)的認(rèn)知能力、實(shí)時(shí)決策和更智能的電機(jī)動(dòng)作使機(jī)器人技術(shù)定位于更高精度和關(guān)鍵任務(wù)用例——無(wú)論是在擁擠的道路上、工廠車間，還是在復(fù)雜的醫(yī)療過(guò)程中。

新一代人工智能/機(jī)器人應(yīng)用程序的一個(gè)共同點(diǎn)是它們會(huì)生成大量數(shù)據(jù)，需要以接近零的延遲（延遲）可靠地處理和傳輸這些數(shù)據(jù)。這些應(yīng)用程序的功效在很大程度上依賴于無(wú)縫漫游，因此需要無(wú)線連接而不是邊緣的有線鏈接。

第五代 3GPP (5G) 標(biāo)準(zhǔn)融合了人工智能驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的這種新愿景。除了支持更高的速度和更大的數(shù)據(jù)容量之外，5G 網(wǎng)絡(luò)旨在實(shí)現(xiàn)新一代機(jī)器人的雄心壯志，這些機(jī)器人不僅會(huì)改變我們的工廠和辦公室，還會(huì)改變我們的日常生活。

機(jī)器人技術(shù)、高速數(shù)據(jù)處理和 5G

5G 網(wǎng)絡(luò)和機(jī)器人技術(shù)之間的聯(lián)系可能并不那么明顯。從歷史上看，機(jī)器人技術(shù)主要專注于先進(jìn)的電子產(chǎn)品和人工智能軟件，以改善運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)、感官功能、認(rèn)知等。但物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)將人工智能和機(jī)器人技術(shù)的范圍從局部擴(kuò)展到全球范圍。

高速無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算是這些互聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用的關(guān)鍵推動(dòng)力。

在醫(yī)院和工廠，機(jī)器人已被廣泛用于執(zhí)行日常功能，例如將物品從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，執(zhí)行重復(fù)性任務(wù)，例如零件組裝、移動(dòng)等。下一代機(jī)器人將其提升到一個(gè)新的水平，因?yàn)樗鼈兛梢詧?zhí)行遠(yuǎn)程手術(shù)中的復(fù)雜功能，醫(yī)生可以遠(yuǎn)程（可能從地球的另一端）協(xié)調(diào)手術(shù)，而機(jī)器人將根據(jù)實(shí)時(shí)命令和控制執(zhí)行實(shí)際操作。

自動(dòng)駕駛汽車、無(wú)人駕駛飛機(jī)、旋翼機(jī)等都是人工智能和機(jī)器人技術(shù)的較新應(yīng)用，它們依靠高速計(jì)算和通信來(lái)實(shí)時(shí)做出準(zhǔn)確、可靠的決策。

5G 標(biāo)準(zhǔn)是作為支持這些嚴(yán)重依賴云計(jì)算的互聯(lián)機(jī)器人應(yīng)用程序的關(guān)鍵推動(dòng)因素而設(shè)計(jì)并在全球范圍內(nèi)進(jìn)行了積極測(cè)試的。人工智能/機(jī)器人應(yīng)用程序設(shè)計(jì)需要與 Azure、AWS、GCP 等公共云平臺(tái)相結(jié)合，這也將使他們能夠利用基于云的機(jī)器學(xué)習(xí)服務(wù)。

2019 年 7 月，云服務(wù)提供商 Microsoft 和網(wǎng)絡(luò)巨頭 AT&T 達(dá)成了價(jià)值 20 億美元的多年聯(lián)盟，涵蓋云、AI 和 5G。隨著 5G 和云越來(lái)越緊密地結(jié)合以支持 AI 應(yīng)用程序，云合作伙伴關(guān)系對(duì)于 AT&T 和 Verizon 等 5G 服務(wù)提供商提供基于云的 5G 服務(wù)將變得越來(lái)越重要。

機(jī)器人技術(shù)的 5G 基礎(chǔ)設(shè)施

機(jī)器人技術(shù)開(kāi)發(fā)面臨的最大挑戰(zhàn)之一是延遲。延遲是將數(shù)據(jù)從源點(diǎn)發(fā)送到目的地所花費(fèi)的時(shí)間。在機(jī)器人技術(shù)的情況下，傳感器信號(hào)被傳輸?shù)皆贫诉M(jìn)行高級(jí)處理，并根據(jù)生成的命令進(jìn)行處理。機(jī)器人根據(jù)從云端接收到的命令采取行動(dòng)。除非能夠足夠快地發(fā)送和接收傳感器輸出和計(jì)算命令，否則機(jī)器人的功能將受到嚴(yán)重限制。

4G 無(wú)法提供下一代移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用程序所需的超低延遲。4G 網(wǎng)絡(luò)中的延遲約為 50ms（毫秒）。此外，除了大量的數(shù)據(jù)傳輸和處理之外，機(jī)器人系統(tǒng)還對(duì)丟失和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)很敏感。由于前幾代蜂窩技術(shù)的延遲和不穩(wěn)定性問(wèn)題，可靠地傳輸和接收大量數(shù)據(jù)的唯一選擇是使用有線連接來(lái)連接機(jī)器人。5G 標(biāo)準(zhǔn)正面解決了這些限制。

5G 是第一個(gè)承諾將延遲降低到 1 毫秒以下的 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)，提供近 10 倍的 4G 帶寬，同時(shí)保持與 4G 的兼容性。這意味著行業(yè)仍然可以采用 5G，而不必?fù)?dān)心其 4G 網(wǎng)絡(luò)的壽命。

隨著源點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)越來(lái)越近，延遲會(huì)減少。為了提供超低延遲體驗(yàn)，5G 架構(gòu)將使數(shù)據(jù)處理更接近“邊緣”（或機(jī)器人端點(diǎn)）。與端點(diǎn)僅與一個(gè)蜂窩塔通信的 4G 不同，在 5G 基礎(chǔ)設(shè)施端點(diǎn)同時(shí)與許多塔和天線通信以實(shí)現(xiàn)更高的速度和更低的延遲。這需要更多的塔和天線以及更多的數(shù)據(jù)中心來(lái)處理邊緣附近的數(shù)據(jù)，換句話說(shuō)，數(shù)據(jù)中心需要在地理上擴(kuò)展以支持 5G 基礎(chǔ)設(shè)施。

AI 驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人也被設(shè)想為智能工廠的關(guān)鍵推動(dòng)者，工業(yè)機(jī)器人可以在這些工廠中自主執(zhí)行任務(wù)或與人類（協(xié)作機(jī)器人或協(xié)作機(jī)器人）協(xié)作完成需要人工干預(yù)的任務(wù)。此類智能工廠涉及有關(guān)制造工作流程中各種過(guò)程的持續(xù)信息流。當(dāng)前的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不是為此類帶寬密集型應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的。在 5G 中，帶寬可以被分割成切片。這些切片可以在公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行。這將允許制造過(guò)程的各個(gè)方面利用不同的切片來(lái)實(shí)時(shí)可靠地交換傳感信號(hào)和機(jī)器人指令。

最后的想法

遠(yuǎn)程手術(shù)、自動(dòng)駕駛汽車等無(wú)處不在的人工智能/機(jī)器人應(yīng)用仍處于早期概念階段，5G 尚未在全球范圍內(nèi)以商業(yè)規(guī)模推出。在美國(guó)，預(yù)計(jì) 2020 年 5G 商業(yè)化，2023 年全球商業(yè)化。雖然遠(yuǎn)程機(jī)器人應(yīng)用的可靠性取決于 5G 是否成為主流，但射頻芯片組制造商、云提供商、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)商和蜂窩服務(wù)提供商之間存在廣泛的聯(lián)盟和合作伙伴關(guān)系為未來(lái)設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、測(cè)試和強(qiáng)化支持 5G 的系統(tǒng)。

Sravani Bhattacharjee 擔(dān)任數(shù)據(jù)通信技術(shù)專家已有 20 多年。她是《實(shí)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全》一書(shū)的作者，這是第一本關(guān)于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)安全的書(shū)籍。直到 2014 年，作為思科的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，Sravani 領(lǐng)導(dǎo)了多個(gè)企業(yè)云/數(shù)據(jù)中心解決方案的架構(gòu)規(guī)劃和產(chǎn)品路線圖。作為 Irecamedia.com 的負(fù)責(zé)人，Sravani 目前與工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新者合作，通過(guò)制作各種編輯和技術(shù)營(yíng)銷內(nèi)容來(lái)推動(dòng)意識(shí)和業(yè)務(wù)決策。Sravani 擁有電子工程碩士學(xué)位。她是 IEEE 物聯(lián)網(wǎng)分會(huì)的成員、作家和演講者。

審核編輯黃宇