DARPA apuesta por la IA para traer la próxima generación de dispositivos inalámbricos en línea

El gráfico de asignación de espectro de EE. UU. Administración Nacional de Telecomunicaciones e Información

Es tan fluido que casi nunca lo notas, pero la comunicación inalámbrica es la base sobre la que se construye gran parte de la vida moderna: impulsa nuestra capacidad para enviar mensajes de texto y hacer llamadas, llamar a un Uber y transmitir programas de Netflix. Con la introducción de 5G, también promete reducir la barrera de los automóviles autónomos más seguros y dar inicio a una revolución en el Internet de las cosas. Pero este próximo salto en tecnología inalámbrica no será posible sin un ingrediente clave: la inteligencia artificial.

El miércoles, 10 equipos de la industria y la academia compitieron para cambiar fundamentalmente cómo funcionarán los sistemas de comunicación inalámbrica. El evento fue la sexta y última ronda eliminatoria de la Desafío de colaboración de espectro (SC2), el último de una larga lista de grandes desafíos de DARPA que han estimulado el desarrollo en áreas emergentes como los automóviles autónomos, la robótica avanzada y la ciberseguridad autónoma.

El desafío fue impulsado por la preocupación de que el creciente uso de tecnologías inalámbricas corre el riesgo de saturar las ondas de aire que usan nuestros dispositivos para comunicarse entre sí.

Tradicionalmente, el llamado espectro radioeléctrico no se ha asignado de la manera más eficiente. En los Estados Unidos, las agencias gubernamentales dividirlo en bandas de frecuencia mutuamente excluyentes. Las bandas luego son repartidas a diferentes entidades comerciales y gubernamentales para su uso exclusivo. Si bien el proceso ayuda a los servicios a evitar la interferencia entre sí, quien tiene los derechos de un poco de espectro rara vez lo usa todo el 100% del tiempo. Como resultado, una gran fracción de las frecuencias asignadas terminan sin utilizarse en un momento dado.

La demanda de espectro ha crecido hasta el punto de que el despilfarro de este arreglo se está volviendo insostenible. El espectro no solo lo comparten los servicios comerciales; también es compatible con los canales de comunicación gubernamentales y militares que son críticos para llevar a cabo misiones y operaciones de entrenamiento. El advenimiento de las redes 5G solo aumenta la urgencia.

Para enfrentar este desafío, DARPA pidió a ingenieros e investigadores que diseñaran un nuevo tipo de dispositivo de comunicación que no transmita en la misma frecuencia todo el tiempo. En cambio, utiliza un algoritmo de aprendizaje automático para encontrar las frecuencias que están disponibles de inmediato, y los algoritmos de diferentes dispositivos trabajan juntos para optimizar el uso del espectro. En lugar de distribuirse de forma permanente a propietarios únicos y exclusivos, el espectro se asigna de forma dinámica y automática en tiempo real.

Necesitamos poner el mundo de la gestión del espectro en una base tecnológica diferente, dice Paul Tilghman, gerente de programas de DARPA, y realmente pasar de un sistema actual que en gran parte es administrado por personas con lápiz y papel a un sistema que es en gran parte administrado por máquinas. de forma autónoma, a escalas de tiempo de máquina.

Más de 30 equipos respondieron al desafío al comienzo de SC2 y compitieron durante tres años con objetivos cada vez más difíciles. En la primera fase, se pidió a los equipos que construyeran una radio desde cero. En la segunda fase, tenían que hacer que su radio fuera colaborativa, para que pudiera compartir información con otros sistemas de radio. En la última fase, los equipos debían incorporar el aprendizaje automático para que sus radios colaborativas fueran autónomas.

El miércoles por la noche, los 10 finalistas se enfrentaron cara a cara en cinco escenarios simulados que incluyeron comunicaciones de apoyo para una misión militar, una respuesta de emergencia y una sala de conciertos repleta. Cada escenario probó diferentes características, como la confiabilidad del servicio del sistema, su capacidad para priorizar diferentes tipos de tráfico inalámbrico y su capacidad para manejar entornos altamente congestionados. Al final del evento, un equipo de la Universidad de Florida se llevó a casa el gran premio de $2 millones.

En este momento, el prototipo del equipo ganador aún se encuentra en las primeras etapas y tomará un tiempo antes de que llegue a nuestros teléfonos. DARPA espera que SC2 inspire una mayor inversión y esfuerzo para continuar refinando la tecnología.

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