Pravočasno in vzdržno upravljanje z informacijami v omrežjih 6G (TIMIN6)

Digitalni in zeleni prehod temeljita na vse večjem obsegu natančnih, pomenljivih in dostopnih informacij ter hkrati od komunikacijskih omrežij in informacijskih sistemov zahtevata, da zmanjšajo svojo porabo in delujejo energetsko učinkoviteje. Zahtevata torej več in kvalitetnejše informacije z manj porabljene energije. Informacijske in komunikacijske tehnologije (IKT) namreč znatno prispevajo k svetovnim izpustom CO2. Leta 2020 so izpusti CO2 iz IKT dosegli 2,3% vseh izpustov, od česar so za 1% odgovorne brezžične komunikacije. Takšna raven izpustov je primerljiva s pogosto omenjanimi izpusti letalskega prometa. Glede na vse večje povpraševanje po storitvah IKT ter širitev omrežij 5G in prihajajočih omrežij 6G je torej ključnega pomena, da se vprašanje energetske potratnosti v telekomunikacijskih omrežjih obravnava že pri začetku oblikovanja novih pristopov za zmogljivejši prenos informacij in ne ločeno kot del njihove naknadne nadgradnje. Za reševanje tega vprašanja bo projekt TIMIN6 oblikoval okvirno zasnovo za vzdržno zbiranje podatkov v prihodnjih omrežjih 6G, ki bo omogočala preučevanje novih načinov izkoriščanja pomena, pomembnosti in uporabnosti informacij, ki jih posreduje vir, in ne zgolj zagotavljala čim zanesljivejši in hitrejši prenos simbolov in bitov. S tem bo pomembno prispevala h konceptu semantičnih komunikacij, za katere v tem oziru velja, da lahko presežejo običajno Shannonovo teoretično mejo prepustnosti kanala. Glavni cilj projekta TIMIN6 je zasnovati novo metodo zbiranja podatkov, ki bo temeljila na metriki starost informacij (ang. Age of Information, AoI) v povezavi z vidiki vzdržnega upravljanja virov in izkoriščanjem semantične narave zbranih informacij. AoI je razmeroma nova in še ne povsem razumljena metrika na področju informacijske znanosti. Ugotovljeno je bilo, da upoštevanje starosti informacij močno vpliva na porabo energije pri zbiranju podatkov, vendar je treba številne vidike in dejansko uporabnost metrike še raziskati. Medtem ko se večina raziskav na tem področju osredotoča na iskanje učinkovitejših načinov pridobivanja informacij iz že zbranih podatkov, se bo projekt TIMIN6 osredotočil na vprašanje, kako pogosto naj za bolj vzdržen način delovanja naprave zajemajo in prenašajo podatke. Cilj tega pristopa je zmanjšanje po nepotrebnem potratene energije v milijardah naprav, ki bodo sestavljale omrežja 6G, kar bo omogočilo bolj trajnostno prihodnost. Da dosežemo glavni cilj, bomo morali izpolniti tri delne cilje: (C1) zasnovati merila, ki bodo kvantitativno opredelila vzdržnost generiranja podatkov v okviru prihodnjih omrežij (6G) z uporabo koncepta AoI; (C2) s pomočjo orodij za analizo časovnih vrst raziskati semantiko generiranih podatkov; in (C3) zasnovati nov mehanizem za vzdržno zbiranje podatkov v omrežjih 6G. Uporaba koncepta AoI za izboljšanje vzdržnosti komunikacijskih omrežij na podlagi zbiranja podatkov s podporo umetne inteligence bo omogočila preučevanje še neraziskanih vidikov skupne optimizacije energetske učinkovitosti in pravočasnosti informacij, poudarek na vzdržnosti pa bo omogočil preučitev semantičnih vidikov v ozadju metrike AoI v realnih okoljih. Za dosego zastavljenih delnih ciljev smo projektno delo razdelili v tri raziskovalne delovne sklope (DS). Raziskovanje v DS1 bomo osredotočili na določitev modela sistema s pomočjo teorije čakalnih vrst, kar nam bo omogočilo vpogled v problem vzdržnega zbiranja podatkov in predlaganje meril za njegovo kvantitativno opredelitev v odvisnosti od pravočasnosti informacij. V DS2 bomo raziskovanje usmerili v obsežno analizo časovnih vrst podatkov iz ustrezne pametne infrastrukture, ki so nam na voljo iz preteklih projektov ali javnih podatkovnih zbirk, na podlagi česar bomo razvili model semantičnega sklepanja z uporabo logike AoI za preučevanje semantike zbranih informacij in določitev njihovega pomena za sistem. Na koncu bomo v DS3 razvili rešitev na podlagi umetne inteligence za vzdržno upravljanje podatkov za pametno infrastrukturo.