Καθ. Γιώργος Καραγιαννίδης: είναι σύνηθες οι νέες τεχνολογίες να δαιμονοποιούνται

Αυτό που μαθαίνουμε από τις εφαρμογές 5G είναι ότι η ζήτηση για συνδεσιμότητα αυξάνεται με εκθετικό ρυθμό, καθώς η ασύρματη επικοινωνία γίνεται όλο και πιο απαραίτητη για την καθημερινή μας ζωή. Από την αυτόνομη οδήγηση και τους έξυπνους αισθητήρες που παρακολουθούν τα πάντα έως τα γεμάτα ρομπότ εργοστάσια, η δύναμη της ασύρματης επικοινωνίας ωθεί τον κόσμο μας συνεχώς προς τα εμπρός.

Η βιομηχανία στον δρόμο προς την 4η Βιομηχανική Επανάσταση βλέπει τη ζήτηση για ταχύτητα και ισχύ να αυξάνεται καθώς όλο και περισσότερες εφαρμογές 5G έρχονται στο διαδίκτυο, για αυτό και ερευνητικά εργαστήρια έχουν ήδη ξεκινήσει και τα πρώτα βήματα για το σχεδιασμό της επόμενης γενιάς ασύρματων δικτύων επικοινωνιών (6G). Ενδεικτικά, το Πανεπιστήμιο του Oulu στη Φινλανδία υπογράφοντας συμφωνία συνεργασίας με την Κοινοπραξία Προώθησης Beyond 5G της Ιαπωνίας ξεκίνησε το ερευνητικό πρόγραμμα 6Genesis για την ανάπτυξη δικτύων 6G για το 2030.

Αντίστοιχα, το Ερευνητικό Ινστιτούτο Ηλεκτρονικών και Τηλεπικοινωνιών της Νότιας Κορέας διεξάγει έρευνα στη ζώνη συχνοτήτων terahertz για 6G και προβλέπει ταχύτητες δεδομένων 100 φορές μεγαλύτερες από τα δίκτυα 4G LTE και πέντε φορές μεγαλύτερες από τα δίκτυα 5G. Την ίδια ώρα το Υπουργείο Βιομηχανίας και Πληροφορικής της Κίνας επενδύει και παρακολουθεί την έρευνα για την ανάπτυξη 6G στη χώρα, ενώ η Ομοσπονδιακή Επιτροπή Επικοινωνιών των ΗΠΑ (FCC) το 2020 άνοιξε τις συχνότητες άνω των 95 gigahertz (GHz) έως 3 THz για δοκιμές συστημάτων 6G.

Μήπως τελικά ήρθε η ώρα να αρχίσουμε να ορίζουμε το πρότυπο 6G που θα ανταποκρίνεται στις εξελισσόμενες ανάγκες του υπερσυνδεδεμένου κόσμου μας; Την απάντηση δίνει σήμερα στο startupper.gr ο  Καθηγητής  Ψηφιακών Τηλεπικοινωνιακών Συστηµάτων στο Τµήµα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών και Διευθυντής του Εργαστηρίου Τηλεπικοινωνιακών Συστημάτων και Δικτύων του ΑΠΘ, κ. Γιώργος Καραγιαννίδης, ο οποίος έχει συμπεριληφθεί για 7 συνεχή έτη στον κατάλογο των επιστημόνων με τη μεγαλύτερη ερευνητική επιρροή παγκοσμίως με τίτλο «Highly Cited Researchers». Τα δίκτυα 5G και μετά το 5G είναι ένας από τους δυο βασικούς ερευνητικούς τομείς του εργαστηρίου του.

Startupper: Τι περιλαμβάνει και πότε έρχεται το 6G;

Γ. Καραγιαννίδης: Η ανάπτυξη και λειτουργία του 6G αναμένεται να γίνει το 2030, περίπου 10 χρόνια μετά την έλευση του 5G. Το χρονοδιάγραμμα αυτό είναι σε συμφωνία με τη γενικότερη τάση που επιβάλλει την εμφάνιση της επόμενης γενιάς ασύρματων συστημάτων επικοινωνιών ανά δεκαετία. Μέχρι το 2023 αναμένεται να έχουν προσδιοριστεί οι βασικές τεχνολογίες στις οποίες θα στηρίζεται το 6G και να ξεκινήσει η έρευνα σε ολοκληρωμένα συστήματα 6G. H φάση της προτυποποίησης αναμένεται να ξεκινήσει το 2026, ενώ το 2028 πρέπει να αναμένουμε τις πρώτες δοκιμές.

Οι παραπάνω ημερομηνίες είναι ιδιαίτερα σημαντικές για τη χώρα μας, καθώς το 6G δίνει τεράστιες ευκαιρίες για έρευνα και ανάπτυξη νέων τεχνολογιών και υπηρεσιών που δεν πρέπει να πάνε χαμένες. Οι χώρες που θα προτείνουν και θα αναπτύξουν πρώτες τις τεχνολογίες στις οποίες θα βασιστεί το 6G θα έχουν τεράστιο συγκριτικό πλεονέκτημα στην προσέλκυση επενδύσεων την δεκαετία 2030-2040. Η έρευνα που συμβαίνει τώρα σε ακαδημαϊκό επίπεδο -και στη δική μου ερευνητική ομάδα- θα αποτελέσει τη βάση της τεχνολογίας που θα δούμε εμπορικά σε περίπου 8-10 χρόνια.  Θα ήθελα εδώ να σημειώσω ότι όλες οι μεγάλες καινοτομίες του 5G ξεκίνησαν από πανεπιστήμια ή ερευνητικά κέντρα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα η τεχνολογία massive MIMO, στην οποία είχαμε και εμείς ιδιαίτερη συμβολή έως το 2015.

Συγκεκριμένα, τo 6G αναμένεται να περιλαμβάνει τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης σε πολύ μεγάλη κλίμακα, αύξηση του αριθμού των συσκευών που εξυπηρετούνται με την απαιτούμενη ταχύτητα επικοινωνίας, αύξηση της ενεργειακής αυτονομίας των συσκευών (π.χ. μέσω της ασύρματης μεταφοράς ισχύος), καθολική κάλυψη μέσω της συνέργειας επίγειων και εναέριων συστημάτων, π.χ. drones και δορυφόρων (η ποιότητα επικοινωνίας παραμένει ίδια παντού), μείωση της καθυστέρησης, χρήση υψηλότερων περιοχών του φάσματος ραδιοσυχνοτήτων καθώς και ασύρματης οπτικής τεχνολογίας.

Στα μελλοντικά δίκτυα πράγματι αναμένουμε να δούμε συσκευές που θα μπορούν να λειτουργούν χωρίς την  ανθρώπινη παρέμβαση, είτε για να αλλάξει τις μπαταρίες στους αισθητήρες ή για να τροποποιήσει τις παραμέτρους του δικτύου ώστε να λειτουργεί με τον καλύτερο δυνατό τρόπο. Οι πομποδέκτες θα μπορούν να λαμβάνουν « έξυπνες» αποφάσεις σε σχεδόν πραγματικό χρόνο, κάνοντας χρήση της τεχνητής νοημοσύνης.

Startupper: Πού θα επικεντρωθεί η επανάσταση του 6G;

Γ. Καραγιαννίδης: Τα δίκτυα 6G θα αποτελέσουν το οικοσύστημα που θα επιτρέψει την ανάπτυξη ενός τεράστιου εύρους καινοτόμων εφαρμογών, τις περισσότερες από τις οποίες δεν γνωρίζουμε σήμερα. Οι εφαρμογές αυτές θα σχετίζονται με τις «έξυπνες» πόλεις, την υγεία, την αυτοματοποίηση της παραγωγής, τα «έξυπνα»  ηλεκτρικά δίκτυα, τα αυτόνομα οχήματα, κτλ. Το σημαντικότερο ωστόσο είναι ότι το 6G αναμένεται να επικεντρωθεί στη σύγκλιση του ψηφιακού και του πραγματικού κόσμου, μέσω της τεχνητής νοημοσύνης,  των διανεμημένων υπολογιστικών πόρων και της αμφίδρομης ροής της πληροφορίας.

Η σύγκλιση αυτή αφορά την ευρεία χρήση εφαρμογών εικονικής πραγματικότητας, αλλά και την βελτιστοποίηση των διεργασιών μέσω χρήσης της τεχνολογίας ψηφιακών διδύμων (digital twins). Συγκεκριμένα, κάθε πραγματικό σύστημα αναμένεται να έχει το ψηφιακό του δίδυμο, το οποίο θα χρησιμοποιείται για την προσομοίωση σεναρίων και την πρόληψη εμφάνισης ανεπιθύμητων καταστάσεων στο πραγματικό σύστημα.

Επίσης, το 6G αναμένεται να επικεντρωθεί στην ριζική αύξηση της ενεργειακής αποδοτικότητας κατά τη χρήση των δικτύων επικοινωνιών και την αντιμετώπιση των κοινωνικών προκλήσεων. Αξίζει να σημειωθεί ότι είναι η πρώτη φορά που τα δύο αυτά ζητήματα συζητούνται τόσο έντονα στην ακαδημαϊκή κοινότητα αλλά και στην βιομηχανία.

Startupper: Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του 6G έναντι του 5G;

Γ. Καραγιαννίδης: Το 6G δεν πρέπει να αντιμετωπίζετε απλά ως μια βελτίωση του 5G, καθώς οι υπηρεσίες που θα μπορεί να προσφέρει είναι ένα μεγάλο υπερσύνολο των υπηρεσιών που προσφέρει το 5G. Συγκεκριμένα, το 6G αναμένεται να βελτιώσει τις τρεις κλάσεις υπηρεσιών που προσφέρει το 5G, δηλαδή enhanced Mobile Broadband (eMBB), ultra reliable low latency communications (URLLC) και massive Machine Type Communications (mMTC), προσφέροντας ακόμα μεγαλύτερους ρυθμούς μετάδοσης, μεγαλύτερη αξιοπιστία και μικρότερη καθυστέρηση, καθώς και την δυνατότητα ενός αρκετά μεγαλύτερου αριθμού συσκευών.

Έτσι, μεταξύ άλλων, αναμένεται να διευκολυνθεί η χρήση ασύρματων ευρυζωνικών συνδέσεων σε ταχύτητες πολύ υψηλότερες από αυτές που προσφέρει η οπτική ίνα, η διασύνδεση αυτοκινήτων, μη επανδρωμένων οχημάτων, ακόμη και ιπτάμενων, ρομποτικών συστημάτων καθώς και η λήψη μετρήσεων από ένα τεράστιο πλήθος συσκευών, π.χ., αισθητήρες και έξυπνους μετρητές ηλεκτρικής ενεργείας.

Παράλληλα, το 6G αναμένεται να προσφέρει τέσσερις νέες κλάσεις υπηρεσιών που σχετίζονται με την ενεργειακή βιωσιμότητα των δικτύων και την ασύρματη μεταφορά ενέργειας, την έμφυτη δυνατότητα χρήσης της τεχνητής νοημοσύνης, την χαρτογράφηση του περιβάλλοντος χώρου, καθώς και την αύξηση της ασφάλειας και την προστασία της ιδιωτικότητας. Σημειώνεται ότι η αύξηση της ασφάλειας, καθώς και η φειδωλή χρήση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας για πολλαπλές λειτουργίες, π.χ. για φωτισμό, επικοινωνία και ανίχνευση αντικειμένων στο χώρο, απαντάει σε μεγάλο βαθμό στις κοινωνικές προκλήσεις που δημιουργούν τα ασύρματα δίκτυα επικοινωνιών.

Startupper: Χρειαζόμαστε όντως το 6G;

Γ.Καραγιαννίδης: Αυτή η ερώτηση είναι πολύ σημαντική και η απάντηση είναι σαφώς θετική. Χωρίς την εξέλιξη των ασύρματων επικοινωνιών, η οποία επισφραγίζεται μέσω της μετάβασης σε νεότερες γενιές δικτύων, δε μπορεί να υπάρξει τεχνολογική πρόοδος σε σχεδόν κανένα τομέα. Συνεπώς, η ερώτηση είναι ταυτόσημη με το αν χρειαζόμαστε τεχνολογική πρόοδο. Επίσης, ακόμα και αν κάποιος εσφαλμένα αμφισβητεί την αναγκαιότητα τεχνολογικής προόδου, χρειαζόμαστε το 6G για την αντιμετώπιση των προβλημάτων που θα προκύψουν κατά την εμπορική αξιοποίηση του 5G, π.χ. προβλήματα ασφάλειας.

Startupper: Μπορούμε να μιλάμε και για 7G;

Γ. Καραγιαννίδης: Είναι σαφώς πολύ πρόωρο να μιλάμε για το 7G, όταν ακόμα δεν μπορούμε να είμαστε σίγουροι για το πως ακριβώς θα είναι το 6G. Ωστόσο, είναι αλήθεια ότι σε πολλές περιπτώσεις η βασική έρευνα προηγείται πολλά χρόνια της εμπορικής αξιοποίησης. Επομένως, τεχνολογίες που σήμερα μελετώνται σε εργαστηριακό περιβάλλον και για πρακτικούς ή άλλους λόγους δε βρουν εφαρμογή στο 6G, είναι πιθανό να εφαρμοστούν σε επόμενες γενιές δικτύων επικοινωνιών. Επίσης, με βάση την μέχρι τώρα τάση, δεν είναι λάθος η εκτίμηση ότι μετά το 2040 θα υπάρξει μετάβαση σε νεότερη γενιά επικοινωνιών.

Startupper: Και κάτι τελευταίο. Πρόσφατα μεγάλες αεροπορικές εταιρείες λόγω της εφαρμογής της νέας υπηρεσίας C-Band 5G προειδοποίησαν για επικείμενη καταστροφική κρίση στις αερομεταφορές. Υπάρχει λόγος να φοβόμαστε για το 5G αλλά και για τα μελλοντικά δίκτυα;

Γ. Καραγιαννίδης: Πράγματι έχει παρατηρηθεί μία ασυμβατότητα στην χρήση της ζώνης συχνοτήτων  C-Band από το 5G και του υψομετρητή των αεροσκαφών, ο οποίος χρησιμεύει στην μέτρηση του ύψους του αεροσκάφους, δίνοντας πολύτιμες πληροφορίες στους πιλότους όταν η ορατότητα είναι ανεπαρκής.

Η C-Band είναι ιδιαίτερα χρήσιμη στα δίκτυα 5G γιατί συνδυάζει την κάλυψη μεγάλων γεωγραφικών περιοχών και την επίτευξη υψηλών ταχυτήτων επικοινωνίας.  Η ασυμβατότητα αυτή οδήγησε στην καθυστέρηση η ακύρωση κάποιων πτήσεων στις ΗΠΑ. Ωστόσο, το πρόβλημα αυτό έχει πλήρως αναγνωρισθεί και προσωρινά έχει αντιμετωπισθεί με την αποφυγή της χρήσης από το 5G της C-Band κοντά στα αεροδρόμια. Επομένως, η κατάσταση αυτή είναι πλήρως ελεγχόμενη και δεν παραπέμπει σε επικείμενη καταστροφική κρίση στις αερομεταφορές. Για την πλήρη επίλυση του προβλήματος απαιτείται η συνεννόηση της βιομηχανίας αεροπορικών μεταφορών, της Υπηρεσίας Πολιτικής Αεροπορίας και των παρόχων 5G. Σημειώνεται ότι τέτοιες ελλείψεις συμβατότητας είναι αναμενόμενη όταν εμφανίζεται και υιοθετείται μια νέα τεχνολογία.

Ωστόσο, χρησιμοποιώντας ως αφορμή αυτή την ερώτηση, η οποία είναι σωστή και έχει πρακτικό έρεισμα, θα ήθελα να σημειώσω ότι δεν είναι σπάνιο η εμφάνιση νέων τεχνολογιών να κατηγορείται για επικείμενες καταστροφές και συχνά να δαιμονοποιείται. Αξίζει επομένως να τονιστεί ότι η τεχνολογία κατά κανόνα δε δημιουργεί αλλά λύνει προβλήματα, βελτιώνοντας ουσιαστικά την ποιότητα ζωής και δημιουργώντας περισσότερες ευκαιρίες για όλους. Μπορεί στη πορεία αυτή να προκύψουν κάποια ζητήματα, αυτά μπορούν όμως να λυθούν με τη χρήση της τεχνολογίας.