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创“新”者说|邱锂力:无线技术赋予AI“第六感官”

来源:新民晚报     记者:马丹     作者:马丹     编辑:马丹     2024-05-22 14:32 | |


  

   【人物名片】

   邱锂力:微软亚洲研究院副院长、微软亚洲研究院(上海)负责人,无线及移动网络领域国际顶级专家。生长于上海的她在美国康奈尔大学先后获得计算机硕士及博士学位。在加入微软亚洲研究院前,她曾担任美国得克萨斯大学奥斯汀分校计算机系教授,国际计算机学会无线及移动系统专委(ACM SIGMOBILE)的主席等。与此同时,她还是全球为数不多同时拥有国际计算机学会会士(ACM Fellow)和国际电气与电子工程师学会会士(IEEE Fellow) 称号的华人。2022年,她又成为美国国家发明家科学院(NAI)院士。

图说:微软亚洲研究院(上海)负责人邱锂力 采访对象供图 下同

   手机和各种无线通信终端正在“包办”人与世界的沟通交互。如今,无线技术还将成为人类双脚跨进人工智能(AI)时代的一把新“钥匙”。“人工智能要释放更大的新潜能,不仅需要人工智能模型本身的发展,也离不开各种与之相关领域的创新。其中,无线技术无疑是最为关键的领域之一。”微软亚洲研究院副院长邱锂力说,无线通信技术可搭起AI发展和应用的“数据桥梁”,无线感知更是打开了AI的“第六感官”,这些或许将颠覆性地改造人类生产、生活方式。

   为无线信道构建可调整的智能环境,便能助力无线技术突破通信范围和感知能力的瓶颈!这几年,邱锂力和同事们一直在这个全新的研究领域里探索,并已找到了些许星光。这些尚不璀璨的星光指向未来,代表着推动社会发展的新质生产力与智能化引擎。

   无线技术正在遭遇瓶颈

   毕业于上海南洋模范中学的邱锂力是土生土长的上海人。“上海对我来说非常亲切。这里有我的童年回忆、亲朋好友,也有我非常喜欢的文化氛围。这座城市充满了包容、创新和活力。”正因为如此,2年前,邱锂力从美国归来,接受了彼时才成立不过2年的微软亚洲研究院(上海)抛出的绣球,带领着年轻的研究员们,探寻无线通信和感知与人工智能大模型之间的“双向奔赴”,用新质生产力为信息产业赋能。

   无线技术,为人工智能的发展和应用搭起了数据的桥梁,将数据从资源受限的边缘设备传输至计算能力更强的云端,将实时的人工智能处理能力带到边缘侧。“然而,智能终端生成的数据,需要强大、稳定的无线通信,将其传输到云端的计算资源,才能实现实时的处理和分析。”邱锂力说,通信范围不足是目前亟待解决的首要挑战。

   邱锂力说,四十多年前,摩尔定律和香农定理带来了通信技术的爆炸,生产力呈现指数增长的态势,但是,步入5G时代后,提升频率来获取带宽与通信范围缩小之间的矛盾愈发逼近“临界点”,甚至已经对普及5G的进度造成了影响。“如果不能以创新的方法突破这一瓶颈,无线通信就将长期受制于通信范围和部署成本之间的零和博弈。这不仅会给人工智能的广泛应用带来技术上的阻碍,而且还会使我们那些弥合数字鸿沟的行动止步不前。”

   有了令人兴奋的创新突破

   邱锂力的办公桌上摆着一款名为“智能超表面”的新硬件设备。它不过A4纸大小,拿在手里轻飘飘的。但是,这款看似平平无奇的硬件设备或将成为AI应用落地的新“创新点”。“传统观念里,无线信噪被视为由当前环境给定,无法改变的。有一天,我和同事突然意识到,‘环境’或许就是突破无线通信瓶颈的关键。”

   邱锂力一边向记者展示“超表面”具有人工设计结构的二维材料,一边兴奋地介绍:“超表面材料源于光学,近年来才运用到无线技术。我们尝试在发射机和接收机间放置一些低成本、无需电源的‘超表面’结构,再根据应用需求改变无线信道,为无线信号创造可调整的智能环境。智能超表面有很多细小的单元,每个单元就像一个小天线。通过设计每个超表面的单元,我们能精准修改出射波的相位和振幅。”

图说:邱锂力展示声音超表面

   “没想到,它成为了一个令人兴奋的突破,给无线通信带来了新的潜力!”邱锂力说,智能超表面低成本、无需供电、容易部署,可应用在不同的场景,包括低轨道卫星通信、毫米波、全网覆盖以及无线感知。

   无线感知赋予AI“第六感官”

   无论身处何地,只要有无线信号,你就能即刻掌握全世界的新闻趣事,享受线上音乐带来的“情绪按摩”,维系与亲朋好友间的交流沟通……这一切,都有赖于无线技术为人与人、人与物之间架起的沟通桥梁。现在,无线电信号不仅可以用于传输“现成”数据,还可以感知并生成全新的数据。

   邱锂力说,无线感知正在延伸人类感官。“AI的进步依赖于大数据。传统的AI主要分析语音、图像、视频等数据,无线感知赋予了AI‘第六感官’,可捕捉超越人类感知范围的视、听以及物理化学信息,为AI应用提供丰富且隐私安全的数据。”

   邱锂力和同事们做了一项无线感知的尝试——利用普通手机内置的扬声器和麦克风,实现毫米级定位及声波成像。实验的工作原理有点类似于“蝙蝠听声”,用手机扬声器发射一个人耳听不见的声音并将其“打”到人的胸口,呼吸导致的胸口微小起伏会将反射信号“弹回”。随后就可以分析这些信号的变化,通过声波实现呼吸监测实时观察病人的健康状态。为了解决声波感知距离有限的问题,他们又设计了一个新的声音超表面,放置在智能音箱前,即可感知物体距离,提升感知效果。“相较于现在智能设备通过摄像头实现类似功能,声波能穿透障碍物,也更节能、更保护隐私。”

图说:手机基于声波感知示意图

   对于未来,邱锂力已有了更多期待:将人工智能技术与应用场景的拓展相融合,有助于实现智能化、高效和可靠的无线通信和感知系统,推动自动驾驶、智能医疗、工业自动化等领域的大幅创新,引领人类社会步入全新的智能未来。“上海有顶尖的高校、研究机构和人才资源,也有包容的环境和科创的热忱,这些都正持续推动新质生产力的进步。”邱锂力对此深信不疑。

   【行业链接】

   无线技术影响着人类生活的方方面面,更在AI时代扮演了举足轻重的角色。

   智能终端生成的数据,需要更强大、稳定的无线通信将其传到云端的计算资源,才能实现实时的处理和分析。当前的智能设备都离不开随时随地的网络连接,未来的无人驾驶等技术也需要更强大的5G、6G网络支撑。与此同时,无线感知技术,也正打开AI“第六感官”,为智能发展提供越来越多元的数据。

   尽管无线通信和无线感知创造新智能环境的技术尚处起步阶段,但已经为人类开启新的探索维度,展示了该技术未来无限可能的一面。

   新民晚报记者 马丹


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