5G 物联网作为人工智能和机器人技术的平台出现

在物联网 (IoT) 连接时代，人工智能 (AI) 驱动的机器人技术正在上升到我们技术雄心的新高度。改进的认知能力、实时决策和更智能的电机动作使机器人技术定位于更高精度和关键任务用例——无论是在拥挤的道路上、工厂车间，还是在复杂的医疗过程中。

新一代人工智能/机器人应用程序的一个共同点是它们会生成大量数据，需要以接近零的延迟（延迟）可靠地处理和传输这些数据。这些应用程序的功效在很大程度上依赖于无缝漫游，因此需要无线连接而不是边缘的有线链接。

第五代 3GPP (5G) 标准融合了人工智能驱动机器人的这种新愿景。除了支持更高的速度和更大的数据容量之外，5G 网络旨在实现新一代机器人的雄心壮志，这些机器人不仅会改变我们的工厂和办公室，还会改变我们的日常生活。

机器人技术、高速数据处理和 5G

5G 网络和机器人技术之间的联系可能并不那么明显。从历史上看，机器人技术主要专注于先进的电子产品和人工智能软件，以改善运动动力学、感官功能、认知等。但物联网已经将人工智能和机器人技术的范围从局部扩展到全球范围。

高速无线网络和云计算是这些互联机器人应用的关键推动力。

在医院和工厂，机器人已被广泛用于执行日常功能，例如将物品从一个地方移动到另一个地方，执行重复性任务，例如零件组装、移动等。下一代机器人将其提升到一个新的水平，因为它们可以执行远程手术中的复杂功能，医生可以远程（可能从地球的另一端）协调手术，而机器人将根据实时命令和控制执行实际操作。

自动驾驶汽车、无人驾驶飞机、旋翼机等都是人工智能和机器人技术的较新应用，它们依靠高速计算和通信来实时做出准确、可靠的决策。

5G 标准是作为支持这些严重依赖云计算的互联机器人应用程序的关键推动因素而设计并在全球范围内进行了积极测试的。人工智能/机器人应用程序设计需要与 Azure、AWS、GCP 等公共云平台相结合，这也将使他们能够利用基于云的机器学习服务。

2019 年 7 月，云服务提供商 Microsoft 和网络巨头 AT&T 达成了价值 20 亿美元的多年联盟，涵盖云、AI 和 5G。随着 5G 和云越来越紧密地结合以支持 AI 应用程序，云合作伙伴关系对于 AT&T 和 Verizon 等 5G 服务提供商提供基于云的 5G 服务将变得越来越重要。

机器人技术的 5G 基础设施

机器人技术开发面临的最大挑战之一是延迟。延迟是将数据从源点发送到目的地所花费的时间。在机器人技术的情况下，传感器信号被传输到云端进行高级处理，并根据生成的命令进行处理。机器人根据从云端接收到的命令采取行动。除非能够足够快地发送和接收传感器输出和计算命令，否则机器人的功能将受到严重限制。

4G 无法提供下一代移动机器人应用程序所需的超低延迟。4G 网络中的延迟约为 50ms（毫秒）。此外，除了大量的数据传输和处理之外，机器人系统还对丢失和错误的数据很敏感。由于前几代蜂窝技术的延迟和不稳定性问题，可靠地传输和接收大量数据的唯一选择是使用有线连接来连接机器人。5G 标准正面解决了这些限制。

5G 是第一个承诺将延迟降低到 1 毫秒以下的 3GPP 标准，提供近 10 倍的 4G 带宽，同时保持与 4G 的兼容性。这意味着行业仍然可以采用 5G，而不必担心其 4G 网络的寿命。

随着源点和目标点越来越近，延迟会减少。为了提供超低延迟体验，5G 架构将使数据处理更接近“边缘”（或机器人端点）。与端点仅与一个蜂窝塔通信的 4G 不同，在 5G 基础设施端点同时与许多塔和天线通信以实现更高的速度和更低的延迟。这需要更多的塔和天线以及更多的数据中心来处理边缘附近的数据，换句话说，数据中心需要在地理上扩展以支持 5G 基础设施。

AI 驱动的机器人也被设想为智能工厂的关键推动者，工业机器人可以在这些工厂中自主执行任务或与人类（协作机器人或协作机器人）协作完成需要人工干预的任务。此类智能工厂涉及有关制造工作流程中各种过程的持续信息流。当前的移动网络不是为此类带宽密集型应用程序设计的。在 5G 中，带宽可以被分割成切片。这些切片可以在公共网络基础设施上运行。这将允许制造过程的各个方面利用不同的切片来实时可靠地交换传感信号和机器人指令。

最后的想法

远程手术、自动驾驶汽车等无处不在的人工智能/机器人应用仍处于早期概念阶段，5G 尚未在全球范围内以商业规模推出。在美国，预计 2020 年 5G 商业化，2023 年全球商业化。虽然远程机器人应用的可靠性取决于 5G 是否成为主流，但射频芯片组制造商、云提供商、系统开发商和蜂窝服务提供商之间存在广泛的联盟和合作伙伴关系为未来设计、开发、测试和强化支持 5G 的系统。

Sravani Bhattacharjee 担任数据通信技术专家已有 20 多年。她是《实用工业物联网安全》一书的作者，这是第一本关于工业物联网安全的书籍。直到 2014 年，作为思科的技术领导者，Sravani 领导了多个企业云/数据中心解决方案的架构规划和产品路线图。作为 Irecamedia.com 的负责人，Sravani 目前与工业物联网创新者合作，通过制作各种编辑和技术营销内容来推动意识和业务决策。Sravani 拥有电子工程硕士学位。她是 IEEE 物联网分会的成员、作家和演讲者。

审核编辑黄宇