Squadre di aziende e esperti accademici si sono sfidati alla Spectrum Collaboration Challenge (SC2), una gara con in palio 2 milioni di dollari, organizzata dall’agenzia governativa, per plasmare il futuro della tecnologia della comunicazione, trovando un sistema più efficiente di suddivisione dello spettro radio.
di Karen Hao
È così semplice che non ce ne rendiamo conto, ma la comunicazione wireless è il fondamento su cui è costruita gran parte della vita moderna: è alla base della nostra capacità di mandare SMS, telefonare, trasmettere in streaming. Con l’introduzione del 5G, promette anche di rendere più sicure le auto a guida autonoma e dare il via a una rivoluzione nell’Internet delle cose. Ma questo prossimo salto nella tecnologia wireless non sarà possibile senza un ingrediente chiave: l’intelligenza artificiale.
Qualche giorno fa, 10 team dell’industria e del mondo accademico hanno gareggiato per cambiare radicalmente il funzionamento dei sistemi di comunicazione wireless. L’evento è stato il sesto e ultimo round di eliminazione della Spectrum Collaboration Challenge (SC2), l’ultima di una lunga serie di grandi sfide DARPA che hanno stimolato lo sviluppo in aree emergenti come l’auto a guida autonoma, la robotica avanzata e la cybersicurezza autonoma.
La sfida ha preso le mosse dalla preoccupazione che il crescente uso delle tecnologie wireless rischia di sovraccaricare le onde radio che i nostri dispositivi usano per parlare tra loro.
In passato, il cosiddetto spettro radio non è stato assegnato nel modo più efficiente. Negli Stati Uniti, le agenzie governative lo dividono in bande di frequenza reciprocamente esclusive. Le bande vengono quindi distribuite a diversi gruppi commerciali e governativi per il loro uso esclusivo. Mentre il meccanismo aiuta i servizi a evitare interferenze reciproche, chi detiene i diritti su una parte dello spettro raramente lo utilizza completamente il 100 per cento delle volte. Di conseguenza, una grande frazione delle frequenze assegnate finisce inutilizzata in un dato momento.
La richiesta di spettro è cresciuta al punto che lo spreco sta diventando insostenibile. Lo spettro, infatti, non è condiviso solo dai servizi commerciali, ma supporta anche canali di comunicazione governativi e militari che sono fondamentali per condurre missioni e operazioni di addestramento. L’avvento della rete 5G aumenta solo l’urgenza di una revisione del sistema.
Per affrontare questa sfida, DARPA ha chiesto a ingegneri e ricercatori di progettare un nuovo tipo di dispositivo di comunicazione che non trasmetta sempre sulla stessa frequenza, ma utilizzi un algoritmo di apprendimento automatico per trovare le frequenze che sono immediatamente disponibili e collabori con altri algoritmi di dispositivi diversi per ottimizzare l’uso dello spettro. In sostanza, invece di essere distribuito permanentemente a singoli proprietari esclusivi, lo spettro viene allocato in modo dinamico e automatico in tempo reale.
“Dobbiamo gestire lo spettro su una base tecnologica diversa”, afferma Paul Tilghman, direttore del programma DARPA, “e passare da un sistema carta e penna a uno controllato autonomamente dalle macchine”.
Oltre 30 squadre hanno risposto alla sfida SC2 e hanno gareggiato per tre anni su obiettivi sempre più difficili. Nella prima fase, ai team è stato chiesto di costruire una radio da zero. Nella seconda fase, hanno dovuto fare in modo che la loro radio potesse condividere informazioni con altri sistemi radio. Nell’ultima fase, i team hanno dovuto incorporare l’apprendimento automatico per rendere autonome le loro radio.
I 10 finalisti si sono trovati testa a testa in cinque scenari simulati che includevano comunicazioni di supporto per una missione militare, una risposta di emergenza e una sala da concerto piena zeppa. I diversi scenari hanno testato caratteristiche differenti, come l’affidabilità del servizio del sistema, la sua capacità di dare priorità ai diversi tipi di traffico wireless e gestire ambienti altamente congestionati. Alla fine dell’evento, un team dell’Università della Florida ha portato a casa il premio da 2 milioni di dollari.
In questo momento, il prototipo della squadra vincitrice è ancora nelle primissime fasi e ci vorrà del tempo prima che venga introdotto nei nostri telefoni.
Immagine: Suddivisione dello spettro radio. National Telecommunications and Information Administration
(rp)
