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FEATURE 

無線通信試験におけるAI学習の推進

November 2, 2023 

6Gの開発作業が始まったとき、人工知能（AI）は、次世代無線通信を実現するために不可欠な重要技術の一つとして特定されました。これは、AIが業界が直面しているより複雑な技術的課題の一部を解決する可能性を秘めていたためです。しかし、多くの新技術と同様に、モバイル通信でAIを機能させるには、政府、産業界、企業、学界の間での密接な協力が必要です。  

ビジネスを強化するためにAIの導入に関心を持つ企業を支援するため、マサチューセッツ州はAI Jumpstartと呼ばれる革新的なパイロットプログラムを開始しました。この斬新なプログラムは、ボストンのノースイースタン大学（NU）の新しい計算インフラストラクチャに資金を提供し、産業界のパートナーを世界トップクラスの施設や、いくつかのAI分野にわたる大学の研究者と結び付けます。産業界のパートナーとして、キーサイトは資金提供の発表以来、このプロジェクトに関与してきました。 

州の経済開発機関であるマサチューセッツ・テクノロジー・コラボラティブとノースイースタン大学のパートナーシップであるAI Jumpstartは、企業や産業界を首尾よく引き込んできた大学主導の研究開発プロジェクトに投資してきた15年にわたる関係に基づいています。このプログラムを通じて、キーサイトはノースイースタン大学とAI研究で協力するための貴重な官民パートナーシップを築きました。

AI Jumpstartのノースイースタン大学主任研究員であるマイケル・B・シレビッチ（Michael B. Silevitch）は次のように述べています。「AI Jumpstartプログラムは、産業界、学界、Mass Tech／John Adams Innovation Instituteの間の協力の強力なモデルです。キーサイトとの協力により、このアプローチの計り知れない実現可能性を示すプラットフォームが提供されました」

AI学習の推進

5G+および6Gの実現を見据えて、キーサイトとノースイースタン大学は共同で、AIが解決に貢献できる技術的課題、すなわち「無線通信システムはレーダー信号と共存するためにどのように調整する必要があるか」を特定しました。 

ノースheastern大学ワイヤレスIoT研究所（WIoT）の副所長であるJosep M. Jornet氏は、次のように述べています。「キーサイトは、ノースheastern大学の研究者や学生と協力し、ワイヤレスネットワーク導入のためのテスト手法の最適化に役立つスコープ、シナリオ、データセットを定義しました。このプロジェクトでは、ノースheastern大学のRFコロシアムで生成された5GデータセットからのAI学習と、キーサイトのPathWaveソフトウェアを通じて定義された代表的なレーダーが活用されました。」

シナリオの設計後、キーサイトが作成した優先度の高いレーダー信号が、イタリア・ローマのRFコロシアムのリアルタイムLTE商用スペクトラムシナリオに導入されました。

その出力結果としてI/Qデータセットが得られ、AIの学習に使用されました。AIアルゴリズムはこれらのI/Qサンプルを処理し、5Gネットワーク内のスループット、電力、およびリソース割り当てを分析しました。データサンプルの抜粋を以下に示します：

ノースheastern大学WIoT所長のTommaso Melodia氏は、この研究の重要性について次のように説明しています。「キーサイトとノースheastern大学は、無線研究および産業用アプリケーションにおける高周波／マイクロ波の教育とテストの目標を共有しています。スペクトラムシェアリングは5G以降の主要なテクノロジーとなるものであり、最適なリソース割り当てによるスペクトラムシェアリングを実現してスループットを最大化し、消費電力を最小限に抑えるために、I/Qデータサンプルを用いたAI学習が実行されました。」

ローマ

AI学習のために、キーサイトのPathWaveで作成された優先度の高いレーダー信号がノースheastern大学RFコロシアムのスペクトラムシミュレーションに導入されました。   

産業へのAI学習の導入 

AI-Jumpstart分析を通じて、キーサイトは、スペクトラム運用がより広帯域、高周波、そしてより複雑な環境へと進展する中で、ワイヤレスおよび防衛分野の開発者におけるテストニーズへの理解を深めました。この理解は、キーサイトのテストソリューションのハードウェアおよびソフトウェア設計のアップデートへの投資を推進するとともに、将来のテストアプリケーションへのAI／MLの統合を促進します。    

キーサイト・テクノロジーの6GプログラムマネージャーであるRoger Nicholsは、次のように述べています。「AIによって学習されたパターンは、キーサイトがより優れた広帯域、リアルタイムのキャプチャ分析、およびクローズドループテストアプリケーションを開発する上で役立ちます。キーサイトはこれらを新しいスペクトラム管理テストソリューションに組み込むことで、設計者が関心のある信号や波形特性をより迅速かつ正確に特定、分類、および優先順位付けできるように支援します。」

さらにNicholsは、これらのAIテストの早期採用により、商用および防衛分野の開発者が新しいハードウェア、ソフトウェア／ファームウェア、および信号処理アルゴリズムを早期に検証できるようになり、複雑化し進化するスペクトラムシェアリングおよび共存環境においてそのパフォーマンスを実証・証明できるようになると述べています。

学生の学習支援

AI Jumpstartプロジェクトの主な焦点は企業のAI導入支援に置かれていますが、このプロジェクトは、この新しいテクノロジーに関して学生や業界のエンジニアに必要なトレーニングを定義する上でも非常に価値のあるものとなっています。

MassTechのInnovation InstituteディレクターであるPat Larkin氏は、次のように述べています。「私たちはマサチューセッツ州を代表してこのプログラムを立ち上げ、州内の企業がノースheastern大学のトップクラスの研究者と結びつくことで、AIの採用と統合を促進することを目指しました。キーサイトのプロジェクトの進捗に非常に興奮しています。なぜなら、この研究が同社の製品に直接的な影響を与えているだけでなく、学生がこのようなプロジェクトを通じて実務的な専門知識を身につけるノースheastern大学のような人材育成拠点と強固な関係が築かれたことを示しているからです。」

ノースheastern大学AI JumpstartディレクターのCarey Rappaport氏は、次のように述べています。「キーサイトのような業界パートナーが、mmWaveおよび6Gワイヤレス技術のテスト、教育、研究に関与し、ワイヤレスネットワークの規格とパフォーマンスの最適化および定義に向けて前進していることは非常に価値があります。「キーサイトの中核的なRFおよびマイクロ波測定科学の知識が、ノースheastern大学のTHz専門家およびテストベッドと融合することで、学生は関連する講義やキャリアへの意欲を高め、マサチューセッツ州の産業エンジニアを教育およびテスト手法の面でサポートします。」

Nicholsにとって、これはキーサイトが新しいテクノロジーを創出するために好むパートナーシップのあり方に他なりません。

彼は次のように述べています。「ソフトウェア、ファームウェア、およびアルゴリズムの設計が通信リンクのパフォーマンスに与える影響についての理解を深めることで、高周波／マイクロ波分野の労働力人口の拡大を支援できることにワクワクしています。この継続的な共同研究プロジェクトを通じて、次世代のエンジニアに次の飛躍を遂げるために必要な技術的スキルを身につけさせながら、これらのテクノロジーを活用・展開する方法を見出しています。」