Cosa faremo con il 6G?

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Perché parlare seriamente di 6G? Il 5G è a malapena attivo e funzionante, eppure numerosi progetti di ricerca e white paper sul 6G, sia del mondo accademico che dei fornitori, stanno suscitando discussioni nel settore e richiedono un’azione di ricerca e sviluppo.

Un progetto di ricerca 6G è Hexa-X, guidato da Nokia e annunciato come “iniziativa di punta” dell’Europa. Supportato da vari fornitori, fornitori di servizi di comunicazione e istituti di ricerca, nonché dai finanziamenti della Commissione europea, Hexa-X ha iniziato ufficialmente a lavorare sulla “ricerca 6G e pre-standardizzazione” il 1 gennaio 2021.

Peter Vetter, responsabile dell’accesso e della ricerca sui dispositivi presso i Nokia Bell Labs, non si scusa per aver prestato attenzione al 6G ora, anche se in genere i sistemi commerciali non dovrebbero essere pronti prima del 2030.

“Hai bisogno di una direzione che definisca”, ha detto a 6GWorld™. “Il 2030 potrebbe sembrare un lungo periodo di tempo, ma l’esperienza mostra che ci vogliono dieci anni o più prima che una nuova tecnologia fondamentale veda la luce del giorno commerciale”.

L’opinione di Vetter è che devi prima stabilire quali saranno i casi d’uso del 6G e poi capire cosa è necessario dalle reti e dai dispositivi per supportarli. “Quando hai questi casi d’uso ti dà la prova della realtà”, ha aggiunto. “Stai davvero risolvendo un problema di necessità umana o stai solo inventando la tecnologia per il gusto di farlo?”

La “cosa della visione”

Un’idea popolare tra i visionari del 6G è una maggiore interazione tra il mondo fisico, digitale e umano, aiutata dai progressi nell’intelligenza artificiale e nell’apprendimento automatico (AI/ML).

In una certa misura questo sta già accadendo con il 5G, dove i “gemelli digitali” – repliche digitali del mondo fisico – vengono utilizzati per prevedere possibili guasti delle macchine nelle fabbriche. La manutenzione predittiva di questo tipo, aiutata da AI/ML, è vista come uno dei casi d’uso più promettenti del 5G.

Come afferma Samsung in un white paper 6G, tuttavia, i futuri utenti di gemelli digitali saranno in grado di esplorare e monitorare la realtà fisica in un mondo virtuale, osservando i cambiamenti o rilevando problemi, “senza vincoli temporali o spaziali”. Se integrato da AI/ML, questo può portare a raccomandazioni sulle “azioni più ottimali” – le parole di Vetter – da intraprendere nel mondo fisico.

Non si ferma qui. Samsung prevede che gli utenti abilitati al 6G saranno in grado di andare oltre l’osservazione e interagire effettivamente con i gemelli digitali utilizzando dispositivi VR o display olografici.

La nozione di “immersione” umana e interazione con il mondo digitale è un tema 6G ricorrente. In un primo white paper 6G pubblicato dall’università di ricerca Virginia Tech (VT) nel febbraio 2019, gli autori hanno segnalato il potenziale delle interazioni wireless cervello-computer (BCI). Le applicazioni BCI tradizionali, hanno affermato, erano praticamente limitate a scenari sanitari in cui gli esseri umani possono controllare arti protesici o dispositivi informatici vicini utilizzando impianti cerebrali.

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In un futuro ambiente 6G, VT pensa che la tecnologia BCI wireless consentirà alle persone di interagire con l’ambiente circostante e altre persone tramite una sfilza di dispositivi discreti – dispositivi indossabili, impianti “corpo intelligente” e dispositivi incorporati nel mondo – e consentire tipi diversi e più ricchi di connettività.

La comunicazione avanzata di questo tipo includerà messaggi tattili, che simulano il tocco, e idee relative all’informatica affettiva in cui un dispositivo, attraverso sensori, microfoni, fotocamere e logica software, ha la capacità di rilevare e rispondere in modo appropriato alle emozioni dell’utente. .

Vetter pensa che l’aggregazione di più dispositivi nel mondo 6G equivarrà a una “interfaccia uomo-macchina intuitiva” in grado di riconoscere l’umore dell’utente attraverso il riconoscimento facciale e gestuale, nonché da sensori del corpo che monitorano i livelli di stress, e quindi rendere appropriato raccomandazioni. Se stai per avere un infarto, una piattaforma 6G adeguatamente preparata dovrebbe saperlo.

Tuttavia, affinché tutto ciò accada, sono necessarie tecnologie AI/ML affidabili e “connecting intelligence” è una delle aree chiave di ricerca 6G identificate da Hexa-X.

Un altro tipo di visione 6G

Michael Peeters, vicepresidente del settore connettività di imec, un centro di ricerca e sviluppo per le nanotecnologie e le tecnologie digitali con sede in Belgio, ritiene che la priorità numero uno per il 6G, come per il 3G, il 4G e il 5G, dovrebbe essere quella di garantire una maggiore capacità per le app di sempre più affamato di larghezza di banda. “Se non ci concentriamo su questo, non stiamo facendo la cosa giusta”, ha detto a 6GWorld™.

Lo scorso novembre, imec ha lanciato ufficialmente il suo programma Advanced RF. L’obiettivo è una velocità di trasmissione dati single-link di 100 Gbps, una latenza di microsecondi e un’efficienza energetica significativamente superiore a meno di un nanojoule per bit. Il programma sta cercando di mettere alla prova le prestazioni dei semiconduttori a frequenze superiori a 100 GHz, inizialmente a 140 GHz seguite da 300 GHz. Queste due bande di frequenza sono interessanti poiché in ciascuna di esse sono disponibili grandi blocchi di larghezza di banda da 20 GHz.

Il CMOS, o semiconduttore di ossido di metallo complementare, è stato tradizionalmente il materiale semiconduttore preferito, ma è improbabile che lo tagli in un ambiente 6G più esigente. “Una volta superati i 100 GHz, l’efficienza e la velocità di commutazione del CMOS iniziano davvero a risentirne”, ha affermato Peeters. “Crediamo fermamente che sia necessario passare a un sistema di materiale diverso, in particolare per gli amplificatori di potenza”.

Pertanto, il programma Advanced RF sta rivolgendo la sua attenzione al fosfuro di indio, un nuovo materiale che imec vede come una soluzione promettente in combinazione con CMOS. Secondo Peeters, un modulo 5G integrato a 140 GHz di qualità da fonderia e producibile a volume dovrebbe essere pronto entro cinque anni. Anche la base per una versione da 300 GHz dovrebbe essere pronta per quel momento.

Iper-connesso

Walid Saad, professore associato nel dipartimento Bradley di ingegneria elettrica e informatica di VT – e uno degli autori del whitepaper del febbraio 2019 – sembrava convinto che questo nuovo mondo iperconnesso che coinvolge uomini e macchine emergerà entro il 2030.

Intervenendo all’evento inaugurale 6GSymposium ospitato da 6GWorld in un panel chiamato “Shaping up 6G: driver, use case e requisiti KPI”, Saad ha parlato con entusiasmo delle applicazioni multisensoriali e dell’“elaborazione del controllo umano”.

“Molti di noi pensano che il 6G vada più verso la connettività delle macchine, il che è vero, ma iniziamo anche a vedere l’essere umano entrare in gioco in un modo diverso”, ha affermato. “Prima, l’essere umano era un utente di smartphone, un utente di laptop e guardava video. Ora l’essere umano è integrato con la macchina”.

Come spiegazione, Saad ha previsto che i nostri cervelli e organi saranno “collegati direttamente alla rete, per immergersi in un mondo virtuale, interagire con un ologramma o controllare un drone”. Il professore di VT ha affermato che tale sarà la proliferazione di questi nuovi tipi di dispositivi che il 6G vedrà la fine dell’era degli smartphone.

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Saad non era una voce solitaria nel pannello quando si trattava di esaltare le virtù virtuali del 6G. Sunghyun Choi, SVP e capo del centro di ricerca sulle comunicazioni avanzate presso Samsung Research a Seoul, ha affermato che i clienti non sperimenteranno una “realtà estesa davvero immersiva [XR]” – a suo avviso un caso d’uso chiave – fino all’arrivo del 6G. Choi prevedeva la disponibilità di dispositivi XR molto più capaci entro il 2030. “In molti casi, le capacità e le prestazioni dei dispositivi VR/AR di oggi non soddisfano le aspettative dei clienti”, ha affermato.

Il co-panellista Afif Osseiran, direttore del coinvolgimento del settore e della ricerca presso Ericsson, è d’accordo. “Se si desidera eseguire AR estremi o ologrammi mobili [ad alta fedeltà], le velocità di trasmissione dati fornite dal 5G non sono sufficienti”, ha affermato. “Resta da definire, ma è necessario un fattore [di miglioramento] di almeno dieci, forse 100”.

Va tutto molto bene, ma…

Le idee che circondano AR, VR e XR – e il relativo concetto di gemelli digitali – sono in circolazione da un po’ di tempo. Così anche l’AI/ML. Ripensando ad alcuni anni fa, a parte forse le interfacce cervello-computer, il 5G è stato proposto da molti, in particolare dal lato dell’offerta delle telecomunicazioni, come in grado di offrire questo entusiasmante futuro digitale.

Mazin Gilbert, vicepresidente della tecnologia avanzata presso AT&T Labs, lo ha sottolineato mestamente all’evento 6GSymposium. Sembrava insinuare che la “cosa della visione” fosse stata buttata giù per la strada fino a quando non sarebbe arrivato il 6G. In questa lettura, la promessa del 5G di banda larga mobile avanzata (eMBB), comunicazione a bassa latenza ultra-affidabile (URLLC) e comunicazione massiva di tipo macchina (mMTC) non è stata all’altezza delle aspettative, anche se elevate, espresse a metà – fino alla fine del 2010.

Il consenso del settore si è invece spostato verso l’opinione che solo le versioni “estreme” 6G di eMBB, URLLC e mMTC, combinate con AI/ML, possono fornire l’illusione di capacità infinita, localizzazione di precisione ed esperienze multisensoriali di realtà virtuale.

Dato che le visioni tecnologiche possono diventare sfocate (o posticipate) con il passare del tempo, Karri Kuoppamaki, vicepresidente dello sviluppo tecnologico e della strategia di T-Mobile USA, ha lanciato una nota di cautela. “Va bene essere entusiasti del 6G, ma dobbiamo eccitarci nel modo giusto”, ha detto. “Dovremmo evitare inutili clamore e non cadere vittime della sindrome dell’oggetto lucido”.

Non sorprende che per un operatore che investe pesantemente nel 5G, Kuoppamaki non voglia che l’industria si distragga inutilmente. “Non dovremmo affrettarci a sviluppare una nuova tecnologia a rischio del 5G, che è una tecnologia super praticabile e impressionante per ciò per cui è stata sviluppata”, ha affermato.

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Il consiglio di Kuoppamaki è che l’industria dovrebbe tenere d’occhio lo sviluppo dell’ecosistema 5G e dei casi d’uso e prenderlo come guida per la ricerca e lo sviluppo del 6G. Ha sostenuto che un approccio paziente ed evolutivo verso il 6G ridurrebbe il rischio di fare scelte tecnologiche non ottimali. “Penso che ci sia una possibilità molto concreta che la tecnologia 5G, come la intendiamo oggi, coesistere felicemente con il 6G”, ha affermato. “E forse, in una certa misura, anche fusi insieme in futuro per servire i casi d’uso per i quali sono meglio soddisfatti”.

Nonostante tutte le speculazioni sui casi d’uso del 6G, specialmente visti dalla prospettiva lontana dell’inizio del 2021, c’è sempre una fastidiosa possibilità che l’industria stia cadendo di nuovo nella trappola di essere troppo promettente, nonostante voci caute come quelle di Kuoppamaki.

Saad preferisce guardare al lato positivo: “Mi piace pensare che quando diciamo casi d’uso 6G, il più importante è quello che non possiamo prevedere ora”.

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