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超越5G:6G上的機器學習

6G使用相較5G更高的頻率、更短的波長,將有望使定位精確度提升至公分等級。來自新加坡、澳洲、中國的專家團隊正致力於找出使機器學習(Machine Learning, ML)在6G高速無線網路環境中更為可行的方式,並表示聯合學習(Federated Learning, FL)的新興分散式AI,具有保護隱私的特性,有助於實現6G環境下無所不在的AI。

傳統機器學習依賴中央伺服器,安全方面容易受到挑戰,如單點故障(Single Point Of Failure, SPOF),且集中式數據聚合與處理所費不貲。但聯合學習具有分散式與隱私兩種特性,因此更適合對安全性和隱私要求更高的6G通訊。

以聯合學習架構為基礎的訓練流程分為3階段:

  1. 初始化階段―此時裝置將評估服務需求,決定是否向最近的雲端登錄並透過6G網路訓練ML模型,而雲端亦會向設備發送初始化或預訓練(Pre-trained)的全域模型。
  2. 訓練階段―設備將使用本地數據開始訓練全局模型,並在每次迭代(Iteration)中更新該本地端的全域模型。
  3. 聚合階段―雲端將接收所有裝置的模型更新,進行聚合並將新的全域模型用於下一次迭代。

但聯合學習實施不易也存在某些挑戰,包括:

  1. 昂貴的通訊需求:聯合學習模型訓練過程將涉及上千個裝置,因此通訊將是聯合學習於6G廣泛使用的關鍵瓶頸。
  2. 安全與隱私:網路中每臺裝置的性能因其不同的硬體(如CPU或GPU)、網路連結(如4G、5G、6G或Wi-Fi)和能源(如電池電量)而異,前述異質性將導致聯合學習(FL)模型與6G網路的缺陷。
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