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5G与人工智能有什么关系

又是一个周末,小西与小迪坐在沙发上看新闻。

小西:小迪小迪,新闻里总是说我国什么什么地方部署 5G,5G 时代快要来临,5G 真的会引领一个时代吗?

小迪:那当然,5G 的技术突破可能会给我们的生活带来天翻地覆的变化。

小西:其实我觉得 4G 就够了,何况还有 wifi 呢!

小迪:哈哈,这里所谓的 5G 可不是指流量呀!

小西:啊?可是我现在的手机都 128G 了,5G 是不是太少了。

小迪:5G 也不是指存储。。。。

小西:哦,我想起来了,5G 是不是指信息传输的速率,就是 5 个 1024 兆,哈哈,我太聪明了!

小迪:额,也不是。5G 指的是第五代通信技术,这里的 G 是 Generation 的简称。

小西:唔。。。快给我讲讲 5G 到底是个什么鬼,不然以后很容易丢人。

小迪:哈哈,5G 可就说来话长了。那我就粗略得讲讲喽。

5G 概述

5G 指的是第五代通信技术(5th Generation),它的学名叫做 IMT-2020。5G 是属于通信领域的,这就不得不提一个大名鼎鼎的公式:

这个公式大家在中学时代就见过,说明的内容也很简单。c 是光速,在真空中是一个恒定值,$\lambda$ 是波长,$\nu$ 指的是频率。其中,波长越长,绕射能力越大,信号所能覆盖的距离就远,而频率越大,带宽越大,带宽增大我们的网速就越来越快。而一般来说,无线通信的频率是在特定的区间内。

而不同频段的通信也是有不同分工的。无线通信可分为甚低频,低频,中频,高频,甚高频,超高频,特高频和极高频。用途也是不同,我们常见的移动通信就是在中频,高频,审稿频和超高频这几个频段。其他频段如特高频是用于数字通信,卫星通信等。而国内的三大运营商,移动,联通与电信也都是占据着特定的频段,这里我们就不仔细研究了。总之,根据频段,我们可以知道这个频段通信的大体情况。

那么 5G 的频段划分呢?

如果频段在 28GHz,算下来对应的波长约为 10.7mm,所以说 5G 是毫米波。

5G 黑科技

微型基站

小西:哦哦,我大概了解了。但是 5G 是毫米波,虽然网速变得很快,但是覆盖的范围不就小了吗,这该怎么解决呢?

小迪:这就需要我们建更多的基站呀?

小西:“机战”是什么?高达?

小迪:不是啦,基站就是一个发射信号和接收信号的塔。我们在很多地方见到的那种高耸的铁塔就是基站呀。

小西:哦哦,我知道了,现在很多城市周边也是有好多的,以前我还很好奇那个是干什么的呢。不过要建更多基站岂不是满大街都是它了。

小迪:哈哈,显然那么大的基站建的很多是不切实际的。5G 使用的是微型基站,可能就跟路由器一样打,或者比路由器还小,覆盖在我们生活场景里。一般来说,基站分为宏基站,微基站,皮基站跟飞基站。这些都是根据覆盖能力做的分类,像宏基站的覆盖半径达到 200 米以上,而飞基站只有 10-20 米,一般用于家庭中使用。

小西:那我们身边如果都是基站,岂不是辐射会很多?

小迪:基站的数目越多,其实辐射是越小的。就像冬天我们使用的取暖器,是一个大功率取暖器好还是几个小功率取暖器好呢?

小西:肯定是小的取暖器好呀!

小迪:那就对了。天线的长度也是跟 波长成正比的,5G 使用毫米波通信,这样天线的尺寸也在毫米之间了。

小西:怪不得,现在的手机都看不到天线了。

小迪:是的,手机里可以放入更多天线,通信能力也增强了。

小西:那 5G 还有其他什么黑科技吗?

小迪:还有啊。

Massive MIMO

从 4G 到 5G,我们不管在基站端还是手机端,天线的数目都越来越多,这样的效果显而易见,数据的吞吐量大幅度增加,带来了前所未有的大数据体验。如今的通信设备,速度与容量是前提,有了大量数据的吞吐,我们能够做的事情才多。

波束赋形

5G 的另一个黑科技就是波束赋形,以往的通信都是广播性质的,无法控制方向,而 5G 技术可以对特殊设备定向的通信,这样不仅可以进行个性化操作,而且也节省了许多能源。网友说天线被掰弯了真是非常形象了。

D2D

此外,5G 引入了设备之间的相互通信。以往两部手机之间的通信都是依赖基站传输数据包,而 5G 技术可以使手机之间可以直接传输数据包。

小西:咦?手机之间直接传输数据包,这样的话我们就不需要交话费流量费了吗?

小迪:傻瓜。虽然说数据包是手机之间传输,但是我们仍然需要依靠基站传输信令,运营商的钱还是要给的!

5G 与人工智能

小西:原来 5G 技术包含了这么多黑科技呀!那这些黑科技有什么应用呢,它跟人工智能又有什么关系呢?

小迪:这可就多了。人工智能,大数据,物联网,这三个词这些年非常火,发展也是非常迅速。5G 的应用算是给它们打通了任督二脉,很多瓶颈被突破。

小西:嗯呢,到底有哪些场景瓶颈被突破,我都迫不及待了。

小迪:不要着急,这些技术现在尚未完全落地,但是都可能在不久的将来出现,我们拭目以待吧!

VR 与 AR

VR 与 AR 技术在 4G 时代发展遇到了很多坎坷,而 5G 时代,设备通信拥有更大的带宽与更高的时延,那么 VR 与 AR 技术极可能会在 5G 时代得到很大的发展。VR 与 AR 可以模拟出许多场景,大到模拟飞行员驾驶场景,小到给内向的小朋友模拟一个大场景演讲,VR 与 AR 将会实现我们的生活中的许多不可能,极大丰富人们的生活。

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无人驾驶

5G 的部署让数据的收集与部署更加快捷高效,而无人驾驶就是这么一个需要即时处理大量数据的应用。所以 5G 的到来也是给无人驾驶带来了巨大福音。有了更快更高效的数据传输,无人驾驶的信息处理效率也会相应提高。虽然无人驾驶距离商用还有很长的一段路要走,很多方面需要开拓与完善,但是 5G 的应用确实能够很大促进无人驾驶的发展。

工业 4.0

进入工业 4.0 时代,我们的生活质量的提升需求对工业产品的需求更高,大量精密的仪器与各式传感器是工业的重要环节。而 5G 带来的高效信息传输也会给工业界带来极大改善。无人工厂的效率也会因此得到很大提升。

远程控制

5G 的技术应用也会让远程控制得到巨大发展,有报告显示,5G 的应用会使得远程控制中包含触觉功能成为可能。目前远程控制的使用在生活中并不多见,但是 5G 可能会催生出更多的远程控制,让其走进每个人的生活中。

智能管家

相信很多人都很想拥有钢铁侠的智能管家——贾维斯。现在智能管家的功能有限,随着 5G 的布局,未来智能管家可能会帮助大家更好地管理生活。而且,虚拟的智能管家可能就会出现在身边,结合 VR 技术,智能管家相比于现在会有更好的体验。

智慧医疗

医疗是始终绕不开的话题,科技的发展极大提升了人们的生活质量,人们也更加重视自身的健康情况。智能手环,手表,体脂称等都在实时检测着我们的健康情况。5G 时代,更多的数据可以高效地传输,医院会拥有个人更全面地健康参数,分析之后也会对个人地健康更好得呵护。

安防监控

智慧城市的重要场景就是安防监控。人工智能的发展中,计算机视觉最为迅猛,许多技术已经成熟并且落地。安防监控保障了一个城市与居民的安全。在公共场合的摄像头可以更好地保障人的生命财产安全,而一个城市如此大量的数据对通信也提出了很高的要求,5G 的部署也会让安防监控做得更好。

浸入式学习

此外,浸入式学习可能会给教育带来更深远的影响。5G 的低时延与高带宽会给传统教育带来突破性发展。同样结合 VR 技术,我们可以将书本上枯燥的知识更好地展现在学生面前。浸入式学习不仅生动有趣,也具有极佳的体验效果。或许不久的将来,浸入式学习会成为学习不可或缺的一部分。

智慧城市

除了上述的无人驾驶,安防监控,5G 时代,智慧城市还会得到进一步发展。5G 给云计算提供了基础,我们在生活中的购物,用餐,出行,娱乐等活动可以得到更好的安排,未来的城市服务也会影响到千家万户,城市,让生活更美好。

后记

小西:哇!5G 的学问这么多啊,怪不得国家跟企业要花这么大精力布局呀。

小迪:是的,5G 可以带来的变化很多,上面这些只是很小的一方面,里面的学问多着呢!

小西:好的,我以后也要多多关注科技,新兴技术确实会对我们每个人的生活都有很大的影响呢!

小迪:好的,我们一起学习,做社会主义的接班人!

小西:好!

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