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日期: 2026-04-21 | 來源: MIT科技評論 | 有0人參與評論 | 字體: 小 中 大
傳統無線網絡將通信與計算的運行方式，是先傳輸數據再進行處理。然而，當自動駕駛汽車行駛在高速公路上，突然遭遇暴風雪，如何實時共享路面濕滑、緊急制動和路況變化等大量數據？
壹項名為空中計算（OAC，Over-the-Air Computation）的新技術有望顛覆無線網絡的系統設計標准。OAC 能將無線信號間的幹擾轉化成計算能力，實現多台設備同時傳輸，信號在空中直接疊加完成求和、求平均值等運算，並根據實際情況承擔部分網絡計算任務，不僅大幅降低擁塞和能耗，還幫助無線系統支持大規模增長。
近年來，全球已有多個研究團隊進行開發和原型驗證。目前，已有原型機實現 95% 圖像識別准確率。該技術有望應用於自動駕駛、物聯網傳感器、智能家居設備以及智慧城市基礎設施等，預計在本世紀 30 年代從實驗室原型走向標准化。
無線網絡的新范式：把幹擾變成算力
幾拾年來，工程師設計無線通信協議時，首要目標始終是隔離每個信號、清晰恢復每條消息。但當下的網絡面臨截然不同的壓力：它們必須協調大量設備執行共享任務，例如 AI 模型訓練或傳感器融合。為提升效率和隱私性，還需要盡可能減少原始數據交換。因此，領域內需要壹種無需收集和存儲每個設備數據的新方法。
OAC 簡化了數字處理層，降低延遲並減少能耗：通過將幹擾轉化為計算，將無線介質從爭奪的戰場轉變為協作的工作空間。信號不再爭奪隔離空間，而是通過相互協作的方式實現共同目標。
通過精心設計傳輸方式和接收器對結果的解讀，OAC 能執行現代算法所依賴的許多關鍵函數。即便如加法等簡單運算，也能成為構建強大計算的基本單元。
例如，現代網絡中的很多關鍵任務並不需要記錄每次單獨的網絡傳輸，而是需要推斷網絡流量的總體模式，進而達成共識或識別最關鍵的信息。在智慧城市和智能電網中，最重要的往往不是單個讀數，而是分布情況。這些問題可以通過直方圖來解答，即按類別匯總設備數量。
此前，來自康奈爾大學的 Gokhan Mergen 和 Lang Tong 在壹項空中計算的研究 [1] 中提出，通過采用基於觀測類型的多址接入（TBMA，observations-type-based multiple access），讓報告特定狀態的設備通過共享信道同時傳輸信號。
通過相互疊加信號，接收器僅看到每個類別信號強度的總和。壹次傳輸即可生成完整的直方圖，無需識別單個設備。並且，設備越多預計結果越准確。最終實現更高的頻譜效率、更低的延遲，以及可擴展且注重隱私的操作。
OAC 與數字無線技術規范最顯著的差異在同步。現在，許多 OAC 變體都需要類似納秒級精度的共享時鍾：每個信號的相位都必須同步，否則疊加態有可能崩潰成破壞性幹擾。而 TBMA 設備僅需共享壹個時間窗口，盡管它在壹定程度上放寬了相關要求，但在空中計算真正應用在移動領域前，仍面臨壹系列工程挑戰。
（來源：IEEE）
走出實驗室：邊緣網絡的空中接力
近年來，空中計算技術已從理論階段發展到初步概念驗證和網絡測試階段。已有團隊構建出 OAC 原型系統，其所有同步操作均在無線電模塊內部完成，無需電纜和外部定時源（例如 GPS 定位參考），即可獲得可重復的結果。
南卡羅來納大學 Alphan Sahin 團隊使用現成的軟件定義無線電設備 Adalm-Pluto，通過修改每個無線電設備內部的現場可編程門陣列（FPGA）硬件，使其能夠響應來自其他無線電設備的觸發信號。- 新聞來源於其它媒體，內容不代表本站立場！
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