人工智能管理的无线电系统共享频谱的最佳方式 | 智能技术

发布日期:2019-11-11 10:00
美国国防部高级研究计划局总决赛揭示,在三年光谱合作人工智能管理的无线电系统共享频谱的最佳方式挑战中获胜的团队带走了200万美元。


照片:迈克尔Koziol

佛罗里达大学的GatorWings团队在美国国防部高级研究计划局的频谱协作挑战赛中获得了第一名。
这一切都始于电气工程师、《流言终结者》(MythBusters)前主持人今原(Grant Imahara)走上舞台。名人客串是美国国防高级研究计划局(DARPA)的一项重要活动,对吧?
这个有争议的事件是美国国防部高级研究计划局的“频谱协作挑战赛”(Spectrum Collaboration Challenge,简称SC2)的决赛。SC2是美国国防部高级研究计划局众多重大挑战之一,始于2004年无人驾驶汽车的重大挑战。在为期三年的SC2竞赛期间,来自世界各地的团队努力证明,创建人工智能管理的无线电系统是可能的,它可以比传统的分配策略更好地管理无线频谱。
DARPA发起这项挑战的动机是开发人工智能管理的无线电系统,以帮助避免迫在眉睫的频谱危机。无线频谱是一种有限且极有价值的资源。越来越多的应用程序和行业希望分一杯羹(5G只是众多技术中最新的一个),这意味着很快就会没有可用的频谱了。也就是说,如果无线生态系统坚持它的一个世纪之久的方法,即预先分配频谱用于不同的刚性频段。
在最后关头(当然,除了炫耀的资本):将近400万美元的奖金。获胜者:当与其他团队已经建立并带到决赛的系统的多样化阵容相匹配时,其ai管理的无线电系统合作得最好的团队。获胜的队伍获得了200万美元的第一名奖金,第二名和第三名分别获得了100万美元和75万美元。
最后一场由Imahara、Tilghman和GNU电台基金会主席Ben Hilburn现场直播。洛杉矶移动行业大会MWC的与会者见证了这一切。尽管这是三年来比赛的高潮,但决赛还是让两队的无线电系统第一次实时竞争。美国国防部高级研究计划局(DARPA)将位于竞赛中心的大型射频仿真器“罗马竞技场”(Colosseum)搬到洛杉矶会议中心(Los Angeles Convention Center)的努力,使这场正面交锋成为可能。
最后,代表佛罗里达大学电气和计算机工程系的GatorWings团队赢得了第一名。土拔鼠排在第二,Zylinium排在第三
大结局的形式与去年12月的预赛大体相同,但有一些变化。所有10名入围者都参加了名为“奥斯汀的小巷”的首轮循环赛。“每个无线电系统都扮演着一队士兵的角色,集中力量扫荡城市街区;到回合结束时,表现最差的队将被淘汰。
在美国约翰霍普金斯大学应用物理实验室(Johns Hopkins University Applied Physics Lab)的“斗兽场”(Colosseum)还在进行前五轮对弈、运行和分析的时候,美国国防部高级研究计划局(DARPA)淘汰了参赛队伍,对它们进行了不同质量的测试,这些测试是人工智能管理的无线电系统在现实世界中取得成功所必需的。在每一场比赛中,队伍根据他们的系统在该场景中可以建立多少无线电连接来获得分数。然而,问题是,如果一个竞争对手压制了另一个团队,占用了太多的频谱,每个人都会受到惩罚,没有人会获得积分。基于协作性能的奖励避免了Tilghman所称的“频谱无政府状态”,即团队以牺牲其他人的利益来激励自己的频谱使用。
第二轮活动被称为“即兴”(Off - The - Cuff),在这个活动中,系统学会了如何处理临时通信,就好像这些团队是灾难救援机构,在自然灾害刚刚发生后就开始运作。
“野火”是第三轮的挑战,测试了团队优先处理交通的能力,方法是将他们置于野火响应场景中,与重要空中加油机的无线电通信必须优先于其他一切。
”生活,“第四轮的情况下,想象着剩下的团队在一个购物中心,在那里每个团队的广播行动作为一个不同的商店或餐馆里的wi - fi热点的想法是,他们不得不合作不同的商店有经验的流量激增白天不同的点。(例如,咖啡店早上需要更多频谱,酒吧晚上需要更多频谱)。
现场决赛的最后一轮叫做“垃圾压缩机”。这种设置迫使无线电系统共享越来越窄的频谱。在比赛过程中,带宽从20兆赫缩小到10兆赫,最后又缩小到5兆赫。
然后,当罗马圆形大剧场(Colosseum)建在MWC洛杉矶分会场的外面时(MWC洛杉矶的与会者聚集在这里观看比赛),参赛者再来一次,结果实时出炉。剩下的五支球队——marmote、Erebus、Zylinium、Andersons和gatorwing5支——发现他们又在之前的版本中进行了较量,这些版本中加入了一些蒂尔曼称之为“有趣的惊喜”的转折。
例如,增强的“生活片段”场景将团队送回购物中心。但这一次,附近有一个遗留系统,就像一个卫星基站。现有的优先级高于频谱的一部分,并且如果协作团队淹没了自己的通信,则会触发警报。突然之间,这些团队不得不通过他们的热点来管理频谱需求的随机激增,同时又不能占用太多的频谱,也不能干扰传统的运营商。
除了少数例外,无线电系统显示他们可以应付SC2的重拳。第五轮的比赛,“垃圾压缩机”,可能是最具挑战性的,因为团队似乎很难有效地共享频谱,因为可用的数量被压缩了。然而,像与现任操作员一起工作这样的情况——这在去年12月阻碍了许多团队的工作——这一次似乎要容易得多。
与不到一年前相比,这些团队的系统还更快地建立了无线电连接,更有效地利用了现有的频谱来完成更多的连接。在一场“生活片段”的比赛中,团队合作达到了几乎340%的频谱占有率。本质上,他们的无线电系统将70兆赫的传统频谱应用压缩到20兆赫的带宽中。
很难不被这种光谱效率所打动。但在颁奖和拍照之后,蒂尔曼强调了一个事实,即这项技术要完全发展还有很长的路要走。尽管如此,他仍然认为它会得到发展。“我认为,频谱协作的模式将会继续存在,”蒂尔曼在总结活动时说,“它将推动我们从频谱稀缺走向频谱丰富。”