كيف يمكن للذكاء الاصطناعي والمشاركة الديناميكية أن يخففا ازدحام الأمواج الهوائية

المورد الخفي الذي يتقاسمه الجميع

في كل مرة يجري فيها هاتف ذكي مكالمة، أو يبثّ فيديو، أو ينضم إلى شبكة Wi-Fi، فإنه يطلق عبر الهواء إشارات لا يمكن لأحد رؤيتها. وينطبق الأمر نفسه على جهاز مراقبة الطفل في الحضانة، وفتّاحة باب المرآب، ومستقبل GPS، وقمر صناعي لرصد الطقس، وأنظمة الرادار التي تحافظ على فصل الطائرات عن بعضها بأمان. وكل من هذه التقنيات المختلفة تماماً يعتمد على مورد واحد مشترك ومحدود: الطيف الراديوي.

يواصل الطلب على البيانات اللاسلكية ارتفاعه، مدفوعاً بالهواتف الذكية وبث الفيديو ومليارات الأجهزة المتصلة. وهذا النمو يحوّل باطراد مورداً كان يُنظر إليه يوماً على أنه وفير إلى مورد مزدحم، ولهذا يتجه الآن مجال بحثي كامل نحو ما يصفه المهندسون الكهربائيون والمنظمون بأزمة إمداد الطيف الراديوي.

الطيف الراديوي، متخيلاً كطرق سريعة

يشغل الطيف الراديوي الطرف الأدنى من الطيف الكهرومغناطيسي، إذ يقع تحت الموجات الدقيقة والضوء المرئي والأشعة السينية. ومن المفيد تصوّره كمجموعة هائلة من الطرق السريعة غير المرئية، يسير كل منها بتردد خاص به وينقل الإشارات عبر الهواء. فالبث التلفزيوني، ومراقبة الحركة الجوية، وحركة الهواتف الخلوية، والاستشعار عن بُعد للنجوم البعيدة، كلها تسير على امتدادات مختلفة من شبكة الطرق غير المرئية نفسها.

وتمتد تلك الطرق السريعة للاتصالات على نطاق استثنائي. في الطرف الأدنى توجد الترددات المنخفضة جداً المستخدمة في الاتصالات تحت البحر؛ ويمتد النطاق صعوداً عبر الموجات الراديوية نحو ترددات الضوء المرئي. والمقايضة فيزيائية: فالترددات الأعلى تحمل الإشارات لمسافات أقصر، لكن لأن مساراتها أوسع فعلياً، فإنها تستطيع نقل بيانات أكثر. أما الترددات الأدنى فتسافر أبعد لكنها تحمل أقل.

ولأن الطيف محدود بطبيعته بحكم الفيزياء الأساسية، فقد استلزم هذا المورد دائماً إدارة حذرة.

لماذا وزّعت الحكومات مسارات حصرية

تاريخياً، أدارت الحكومات الطيف عبر إصدار تراخيص حصرية. فكانت كتلة من الترددات تُخصّص لمستخدم معيّن، ويُطلب من الجميع الابتعاد عنها. وقد عمل هذا النهج بشكل كافٍ لعقود، لأن شبكة الطرق المتاحة كانت كافية للحركة القائمة. وكان النطاق المرخّص يتصرف كطريق خاص: يمكن التنبؤ به، ومحمي من التداخل، وسهل المراقبة.

المفاجأة: طرق فارغة بجوار اختناقات مرورية

ثم بدأ الباحثون في قياس كيفية استخدام الطيف فعلياً، ولم تكن النتائج كما توقّع نموذج الترخيص. فقد وجدت دراسات تتبعت الاستخدام الفعلي للطيف على مدى سنوات عديدة أن مساحات واسعة من الطيف المرخّص تظل معطّلة معظم الوقت. فنظام رادار عسكري، مثلاً، قد يعمل فقط في مواقع معينة وفي أيام معينة، تاركاً تردداته المخصصة هادئة في كل مكان آخر وفي كل ساعة أخرى.

أعادت هذه النتيجة تأطير المشكلة. فنقص السعة اللاسلكية ليس مجرد نقص في الطيف نفسه. إنه أيضاً عدم تطابق بين من يملك حقوق الإرسال ومتى تكون تلك الحقوق مطلوبة فعلاً. والنتيجة مفارقة مألوفة لأي مسافر يومي: طرق مكتظة باختناقات مرورية بينما تقف المسارات المجاورة فارغة تماماً تقريباً.

المشاركة الديناميكية للطيف، مشروحة

الحل الذي طوّره المهندسون والمنظمون يُسمى المشاركة الديناميكية للطيف. والفكرة الجوهرية بسيطة. فبدلاً من حجز جزء من الطيف حصرياً لمستخدم واحد إلى الأبد، يُسمح لعدة مستخدمين بمشاركة الترددات نفسها — لكن بذكاء، ووفق قواعد واضحة مصممة لمنعهم من التداخل مع إشارات بعضهم البعض.

• الترخيص الثابت: مستخدم واحد يحتفظ بنطاق واحد طوال الوقت، سواء كان يرسل أم لا.
• المشاركة الديناميكية: عدة مستخدمين يشغلون النطاق نفسه، بتنسيق في الزمن الحقيقي.
• الضوابط: قواعد ومراقبة صريحة تمنع إرسالاً من طغيان إرسال آخر.

والتباين مع النموذج القديم حادّ. ففي ظل الترخيص الحصري، جاءت الحماية من الاستبعاد. أما في ظل المشاركة، فيجب أن تأتي الحماية من التنسيق — من معرفة، لحظة بلحظة ومكاناً بمكان، من يرسل وعلى أي ترددات.

أين يدخل الذكاء الاصطناعي في الصورة

هذا الشرط التنسيقي هو حيث يصبح الذكاء الاصطناعي ذا صلة. فمشاركة نطاق بين مستخدمين كثيرين تعني استشعار الظروف المحلية باستمرار، وتقدير الترددات الحرة في مكان وزمان معينين، وتعديل الإرسال قبل أن يتصادم. ويرى مؤيدو هذا النهج أن هذا النوع من اتخاذ القرار في الزمن الحقيقي هو بالضبط نوع المشكلات التي يناسبها تعلّم الآلة والاستدلال الآلي: أسرع من أن تُدار بقواعد ثابتة، وأكثر محلية، وأثقل بالبيانات من أن تُكتب قواعدها قبل سنوات.

طبقة الذكاء لا تحلّ محل التنظيم. بل تقع داخله. فالقواعد لا تزال تحدد من يجوز له المشاركة، وتحت أي شروط، وبأي حماية للمستخدمين ذوي الأولوية مثل رادار الطيران أو الاستشعار العلمي. وما يقدمه الذكاء الاصطناعي هو المرونة — القدرة على استغلال السعة المعطّلة دون إزعاج المستخدم القائم.

ما هو على المحك فعلاً

تمتد المخاطر إلى أبعد من تنزيلات أسرع على الهاتف. فشبكة الطرق غير المرئية نفسها تحمل خدمات يعتمد عليها المجتمع من أجل السلامة والعلم:

• مراقبة الحركة الجوية وأنظمة الرادار التي تحافظ على الفصل بين الطائرات.
• إشارات GPS وغيرها من إشارات الملاحة عبر الأقمار الصناعية.
• أقمار رصد الطقس الصناعية التي تراقب الكوكب من المدار.
• أجهزة المستهلكين من أجهزة مراقبة الأطفال إلى فتّاحات أبواب المرآب.
• أدوات فلكية واستشعار عن بُعد تلتقط إشارات خافتة من مصادر بعيدة.

وعندما يتنافس هؤلاء المستخدمون على الترددات المحدودة نفسها، فإن الازدحام ليس مجرد إزعاج. إنه مسألة موثوقية.

الطريق إلى الأمام

المشاركة الديناميكية ليست حلاً سحرياً لكل شيء. ففتح النطاقات المرخّصة لعدة مستخدمين يثير أسئلة صعبة حول الإنفاذ، وحماية الخدمات الحيوية للسلامة، ومدى سرعة تفاوض الأجهزة على الوصول. لكن الرؤية الأساسية المستخلصة من سنوات من القياس يصعب الجدال فيها: الطيف ليس نادراً فحسب، بل غالباً غير مستخدم. والتعامل معه كممتلكات مملوكة بشكل دائم بدلاً من مورد يُجدول في الزمن الحقيقي يترك سعة مهدرة.

وإذا تمكن المهندسون والمنظمون من بناء أنظمة التنسيق التي تجعل المشاركة موثوقة، فقد تثبت الأمواج الهوائية المزدحمة أنها أقل ازدحاماً مما تبدو. فالإشارات موجودة بالفعل. والسؤال هو ما إذا كانت القواعد المنظّمة لها قادرة على أن تصبح مرنة بقدر التقنية التي تحملها.

يعتمد هذا المقال على تقرير لـ Fast Company. اقرأ المقال الأصلي.