Wie bei Rohde & Schwarz Mensch und Maschine die Zukunft gestalten

Künstliche Intelligenz (KI) ist spätestens mit ChatGPT in der breiten Öffentlichkeit angekommen. Berichten zufolge gab es eine Woche nach dem offiziellen Start im November 2022 schon eine Million Zugriffe auf das generative KI-Tool. Nur drei Monate später berichtete OpenAI, die Firma hinter ChatGPT, von 100 Millionen aktiven Nutzerinnen und Nutzern.

Das hohe Interesse an KI stammt nicht allein von neugierigen oder besonders technikaffinen Privatpersonen. Auch Politik und Wirtschaft nehmen eine aktive Rolle ein. Regierungen schaffen rechtliche Rahmenbedingungen, Unternehmen investieren in KI-Start-ups und suchen nach Anwendungsfällen im eigenen Haus.

Volle Innovationskraft voraus im KI-Inkubationslabor

In Deutschland nutzt bereits jedes achte Unternehmen Künstliche Intelligenz. „Das Potenzial von KI und Machine Learning ist riesig“, sagt Dr. Andrew Schaefer, Technology Cooridnator (KI) bei Rohde & Schwarz. In der Abteilung Technology Incubation ist er für das KI-Inkubationslabor zuständig, das vor mehreren Jahren gegründet wurde. „KI eröffnet uns spannende Fähigkeiten und Möglichkeiten, die wir verstehen und beherrschen müssen. In denen wir unseren innovativen Geist ausspielen können, um den bestmöglichen Mehrwert für unsere Partner und Kunden zu generieren.“

Rohde & Schwarz zählt zu den innovativsten Unternehmen in Deutschland. Das Labor leistet einen wichtigen Beitrag zur Innovationskraft des Technologiekonzerns. Schaefer weiter: „Wir bearbeiten Projekte, die aus verschiedenen Ecken der Firma kommen. So behalten wir immer den Überblick. Gleichzeitig leben wir den stetigen Dialog und Austausch mit unseren KI-Expertinnen und Experten aus anderen Konzernbereichen. Durch diesen engen Austausch und durch unsere eigene kritische Masse an Expertise entsteht für Rohde & Schwarz ein extrem effektiver Katalysator-Effekt.“

Mobilfunk – Fundament, Katalysator, Wegbereiter

Die Forschung am 6G-Mobilfunk hat bereits begonnen. Für KI bedeutet das weiteren Rückenwind, denn ihr fällt die Rolle zu, für eine noch effizientere Datenübertragung zu sorgen. Das Ziel für 6G lautet einfach ausgedrückt: noch höhere Datenraten und niedrigere Latenzzeiten und das immer und möglichst überall. Dies wird unter anderem bei Anwendungen wie eXtended Reality (XR), dem autonomen Fahren oder der Steuerung intelligenter Fabriken (Smart Factories) von entscheidender Bedeutung sein. Darüber hinaus werden sich völlig neue Anwendungsfelder für KI-basierte Applikationen und Dienste eröffnen.

Der Mobilfunk ist nicht nur Wegbereiter und Katalysator, sondern gewissermaßen auch ein Fundament für KI-Anwendungen. Wird KI bald großflächig für 6G eingesetzt, dann auch deshalb, weil die Entwicklung auf den Erfahrungen der vorherigen Mobilfunkgenerationen aufbauen kann. Als langjähriger Partner der Mobilfunkindustrie unterstützt Rohde & Schwarz aktiv die 6G-Forschung in Europa, Asien und den USA. Darüber hinaus engagiert sich das Unternehmen seit Jahren in Forschungsprojekten und Industrie-Allianzen. Auch die enge Zusammenarbeit mit führenden Forschungsinstituten und Universitäten auf der ganzen Welt ist elementarer Bestandteil dieser Strategie. Das messtechnische Know-how und die Lösungen von Rohde & Schwarz bereiten den Weg für die nächste Mobilfunkgeneration.

Gemeinsam den neuralen nächsten Schritt gehen

Die kommerzielle Einführung von 6G ist für das Jahr 2030 angesetzt. Die Forschung ist in vollem Gang. In diesem Zusammenhang haben Rohde & Schwarz und NVIDIA erste Ergebnisse dafür präsentiert, wie KI-Methoden im Mobilfunk weiterhelfen können. Mit Hilfe eines sogenannten neuralen Empfängers wird die digitale Signalverarbeitung auf der Bitübertragungsschicht nicht mehr durch die klassischen Signalverarbeitungsblöcke erledigt, sondern von trainierten maschinellen Lernmodellen – ein zentraler Schritt in der Mobilfunkkommunikation.

Der neurale Empfänger wurde mit Hilfe von NVIDIA’s Sionna^TM Open-Source-Softwarebibliothek entwickelt, die speziell für die Forschung an 5G und 6G ausgelegt ist. Die High-end-Testlösungen zur Signalerzeugung und -analyse von Rohde & Schwarz übernehmen im Kooperationsprojekt die Aufgabe, die Leistungsfähigkeit des neuralen Empfängers zu testen und die Simulationsergebnisse zu bestätigen.

Auf die Trainingsdaten kommt es an

Wissenschaftler, führende Forschungsinstitute und Branchenexperten auf der ganzen Welt erwarten, dass ein künftiger 6G-Standard Künstliche Intelligenz für Signalverarbeitungsaufgaben nutzen wird. Andreas Rößler, Technology Manager für 6G auf Seiten von Rohde & Schwarz, betont: „Im Prinzip ist bei 6G das Ziel, die traditionellen Verarbeitungsalgorithmen durch einen neuralen Empfänger zu ersetzen, mindestens jedoch zu ergänzen.“ Damit soll eine akkuratere Kanalschätzung und Entzerrung gelingen.

„Die heutigen Algorithmen basieren auf definierten Kanalmodellen, die lediglich eine Momentaufnahme der Realität darstellen. Wenn es uns gelingt, diese ersten neuralen Empfängerkonzepte mit Datensätzen zu trainieren, die die Ausbreitungsbedingungen noch besser wiedergeben, werden wir graduell eine deutliche Ergebnisverbesserung gegenüber konventionellen Algorithmen erreichen.“

Laut Rößler hängt an dieser erwarteten Leistungssteigerung ein Preisschild: KI-Methoden erfordern mehr Rechenleistung. In der Summe werden aber, nach heutigem Kenntnisstand, die Vorteile überwiegen. „Die ersten Ergebnisse zeigen, dass der KI-basierte Empfänger – verglichen mit einer möglichen Erweiterung konventioneller Algorithmen – effizienter ist. Ziel wird es sein, das gesamte System lokal anpassen zu können, um die erzielten Ergebnisse dann sukzessive weiter zu optimieren.“