??近幾年，空中計(jì)算被多次提及。作為一種新的計(jì)算范式，空中計(jì)算被認(rèn)為是能夠解決物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下大量接入的解決方案。本篇文章主要圍繞下面幾個(gè)問題，并希望能夠解釋清楚
??首先說明：空中計(jì)算針對的是無線網(wǎng)絡(luò)
??以下問題：
????1.為什么要有空中計(jì)算？
????2.空中計(jì)算是什么?
????3.空中計(jì)算未來的方向在哪里？
????4.主要研究空中計(jì)算的研究機(jī)構(gòu)有哪些？

1.為什么要有空中計(jì)算？

??是需求導(dǎo)致了空中計(jì)算的誕生。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，會有海量節(jié)點(diǎn)接入。傳感器采集數(shù)據(jù)后需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理/計(jì)算，但傳感器的計(jì)算資源受限，需要回傳至中心節(jié)點(diǎn)借助其算力，也就是要先通信再計(jì)算。這在大量接入的環(huán)境下，時(shí)延太大。所以空中計(jì)算被提出，將通信和計(jì)算結(jié)合，來解決海量接入的時(shí)延問題。

2.空中計(jì)算是什么？

??從名字上就比較好理解，就是在傳輸過程中就完成計(jì)算。聽更直觀的例子是之前所有的數(shù)據(jù)(假設(shè)N個(gè)點(diǎn))都要傳輸至center再進(jìn)行計(jì)算(假設(shè)每個(gè)數(shù)據(jù)需要先單獨(dú)處理，再總體求平均值)，那整個(gè)過程需要進(jìn)行N次計(jì)算+一次center求平均值。而空中計(jì)算的方式，數(shù)據(jù)的N次計(jì)算都在傳輸過程中完成，center只需要進(jìn)行一次平均值計(jì)算，這樣就大大減少了延時(shí)。而是處理時(shí)間不隨N的變化而變化太大。
??聽起來有點(diǎn)兒玄幻，其實(shí)現(xiàn)的原理是什么呢？其實(shí)是利用來自多個(gè)傳感器的同時(shí)相干傳輸，并修改傳感器傳輸，以便在無線信道上碰撞產(chǎn)生所需功能值?？罩杏?jì)算基于“通信計(jì)算一體化”，利用信號在傳輸過程中的波形疊加屬性，實(shí)現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)匯集
??空中計(jì)算主要關(guān)注于兩個(gè)核心問題：
????1）在于如何解決海量數(shù)據(jù)收集與大規(guī)模計(jì)算帶來的傳輸時(shí)延與計(jì)算時(shí)延
????2）在于如何設(shè)計(jì)適合于無線網(wǎng)絡(luò)的智能計(jì)算框架

??空中計(jì)算具體的實(shí)現(xiàn)方式有兩種：基于模擬、基于數(shù)字

??模擬的優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)相對簡單，缺點(diǎn)是無法有效的對抗噪聲。數(shù)字的優(yōu)缺點(diǎn)與之相反，即實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，可有效對抗噪聲。

??空中計(jì)算聽上去不錯(cuò)，但也不是對于一切均適用?？罩杏?jì)算算是一種并行通信，在通信中完成計(jì)算，適用于通信負(fù)載有限情況。最重要的是，空中計(jì)算不是能夠完成所有任務(wù)。只能完成求和、求平均值、求最大最小值這樣的簡單任務(wù)。實(shí)際背景：對采集數(shù)據(jù)的需求。需要平均值、看最大值是否高于閾值。前面提到了空中計(jì)算是解決大量接入場景，所以只適合大型網(wǎng)絡(luò)，不適合小型。
具體的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)、原理介紹可去查看首次提出文章：Over-the-air Function Computation in Sensor Networks
??時(shí)間：2016

3.空中計(jì)算未來的方向在哪里？

??1）與聯(lián)邦學(xué)習(xí)結(jié)合(Federated Learning Based on Over-the-Air Computation)
像聯(lián)邦學(xué)習(xí)這種分布式的架構(gòu)很適合空中計(jì)算，在通信中完成計(jì)算可以避免center了解計(jì)算過程，保密性更好。
??2）空中計(jì)算過程的加強(qiáng)、優(yōu)化(Over-The-Air Computation via Intelligent Reflecting Surfaces)，借助于智能反射面強(qiáng)化計(jì)算等
??3）與深度學(xué)習(xí)結(jié)合(Deep Over-the-Air Computation)。設(shè)計(jì)適合深度學(xué)習(xí)的框架，可以更好的服務(wù)于與機(jī)器學(xué)習(xí)相關(guān)的上層應(yīng)用

4.主要研究空中計(jì)算的研究機(jī)構(gòu)有哪些？

??國內(nèi)：
????1）中興通訊：專題——無線網(wǎng)絡(luò)空中計(jì)算(專題：無線網(wǎng)絡(luò)空中計(jì)算 (zte.com.cn))
????2）各大高校：中科大、浙大、南方科技大等(總體感覺高校對此的研究論文還不是很多)
??國外：
????1）Massachusetts Institute of Technology——提出者
????2）期刊：IEEE Trans. Wireless Communicaitons/IEEE Internet of Things Journal/IEEE Wireless Communications Letters均刊登過相關(guān)文章

因作者水平有限，如有錯(cuò)誤之處，請?jiān)谙路皆u論區(qū)指正，謝謝！

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的初识空中计算(Over-the-Air Computation)的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。