Inteligencia artificial: fundamento de la innovación y la tecnología punta

El enorme interés que suscita en la actualidad la IA no se limita a personas con ganas de aprender o con un especial interés por la tecnología. También la política y la economía están implicadas de forma activa. Así, por ejemplo, los gobiernos están elaborando marcos jurídicos para regularla, mientras que el mundo empresarial invierte en startups de IA y analiza posibilidades para llevar esta tecnología a su terreno.

En Alemania, una de cada ocho empresas utiliza ya la inteligencia artificial. "La IA y el aprendizaje automático encierran un enorme potencial", afirma el Dr. Andrew Schaefer, coordinador de tecnologías (IA) en Rohde & Schwarz y responsable del departamento Technology Incubation, el laboratorio de incubación de inteligencia artificial que fundó la compañía hace varios años. "La IA nos brinda nuevas y apasionantes capacidades y oportunidades que debemos entender y aprender a manejar. Poniéndola al servicio de nuestro espíritu innovador podemos generar el máximo valor añadido para nuestros socios comerciales y clientes".

Rohde & Schwarz figura entre las compañías más innovadoras de Alemania. El laboratorio contribuye de forma decisiva a la capacidad de innovación del grupo tecnológico. Schaefer añade: “Trabajamos en proyectos de muy distintas áreas de la empresa, lo que nos ayuda a mantener una perspectiva de conjunto. Al mismo tiempo, mantenemos un diálogo activo con expertos en IA de otras divisiones. Gracias a esta estrecha cooperación y a nuestras propias facultades críticas, desarrollamos un efecto de catalizador muy positivo para Rohde & Schwarz”.

La inteligencia artificial ya está presente en diversos productos y soluciones de Rohde & Schwarz. Un ejemplo destacado dentro de la extensa oferta de la compañía es el escáner de seguridad R&S QPS para el control rápido de personas. En cientos de aeropuertos de todo el mundo, los controles de seguridad se desarrollan con total rapidez y sin complicaciones gracias a la fiabilidad de este producto.

“Nuestros escáneres de seguridad utilizan la inteligencia artificial para detectar anomalías", explica Andreas Hägele, vicepresidente del área de formación de imágenes por microondas en la división Test y Medida. “Mediante métodos de formación de imágenes podemos detectar objetos y elementos que no pertenecen al cuerpo humano”. El escáner puede examinar a una persona en un abrir y cerrar de ojos mediante ondas milimétricas. “Redes neuronales artificiales se encargan de evaluar automáticamente las ondas milimétricas reflejadas, y determinan en cuestión de milisegundos la presencia de objetos sospechosos”, continúa Hägele. Durante esta operación, el escáner procesa alrededor de dos mil millones de puntos de datos. Desde que comienza el barrido de las ondas milimétricas hasta que se obtiene el resultado discurren apenas unos pocos segundos.

Pero, como puntualiza Hägele, las anomalías no tienen que ser necesariamente visibles para el ojo humano: “Entretanto hemos pasado al terreno del “aprendizaje sobrehumano”». Esto significa que, con la detección mediante IA, nuestros escáneres alcanzan una precisión que supera con creces a la del ojo humano. Gracias a nuestra tecnología se pueden reconocer objetos que en muchos casos el ojo humano no alcanza a ver. Esta tecnología sumamente avanzada puede salvar vidas. Y todavía queda mucho por recorrer hasta alcanzar el cenit en la detección de anomalías basada en IA”.

La investigación en torno a 6G ya está en marcha. Aquí reside otra de las aplicaciones que impulsan la inteligencia artificial, pues todo apunta a que contribuirá a hacer la transmisión de datos más eficiente. De forma resumida, el objetivo de 6G es alcanzar velocidades más altas de transferencia de datos y una latencia más baja, y que esto sea así siempre y en todas partes. Este avance será decisivo para aplicaciones como la realidad extendida (XR), la conducción automatizada y las fábricas inteligentes. Y todavía surgirán muchos otros campos de aplicación completamente nuevos en torno a las aplicaciones y los servicios basados en IA.

Pero además de su función como elemento pionero y catalizador, las comunicaciones móviles también sirven como un fundamento para aplicaciones de la IA. Si en un futuro no muy lejano la IA se implementará a gran escala en la 6G, será también para que el proceso de desarrollo pueda tomar como punto de partida toda la experiencia adquirida en las generaciones anteriores de la tecnología móvil. Como aliado del sector de las comunicaciones móviles desde hace décadas, Rohde & Schwarz apoya de forma activa la investigación de 6G en Europa, Asia y EE UU. La empresa también participa desde hace años en varios proyectos de investigación y desarrollo y asociaciones industriales. La estrecha colaboración con los principales institutos de investigación y universidades de todo el mundo es un aspecto esencial de la estrategia de la empresa. Las soluciones y la experiencia en test y medida de Rohde & Schwarz abren el camino hacia la próxima generación de las comunicaciones móviles.

El lanzamiento de 6G a escala comercial está previsto para el año 2030. La investigación está en pleno desarrollo. En este contexto, Rohde & Schwarz y NVIDIA han presentado parte de sus primeros resultados para demostrar cómo puede implementarse la IA en las comunicaciones móviles. Utilizando lo que se conoce como un receptor neuronal, el procesamiento digital de señales en la capa física ya no se realiza utilizando los clásicos bloques de procesamiento de señales, sino con modelos entrenados de aprendizaje automático, lo que supone un avance extraordinario para las comunicaciones móviles.

El receptor neuronal se desarrolló con ayuda de la biblioteca de código abierto SionnaTMde NVIDIA, creada especialmente para la investigación de 5G y 6G. En el marco de este proyecto conjunto, las avanzadas soluciones de test de Rohde & Schwarz de análisis y generación de señales se encargan de verificar el rendimiento del receptor neuronal y de confirmar los resultados de las simulaciones.

Científicos, institutos de investigación de primera línea y expertos del sector de todo el mundo coinciden en que el futuro estándar 6G utilizará la inteligencia artificial para el procesamiento de señales. Andreas Rößler, director de tecnologías para 6G en Rohde & Schwarz, afirma: “En principio, uno de los objetivos en 6G es sustituir los algoritmos de procesamiento tradicionales por un receptor neuronal o, al menos, complementarlos”. Con ello se pretende mejorar la precisión en la estimación de canal y la corrección.

“Los algoritmos actuales se basan en modelos de canal definidos que solo reproducen una imagen instantánea de la realidad. Si logramos entrenar estos nuevos conceptos de receptor neuronal con conjuntos de datos que reflejen mejor las condiciones de propagación reales, podremos alcanzar gradualmente una mejora considerable frente a los resultados de los algoritmos convencionales”.

Según Rößler, el incremento esperado del rendimiento tiene también un coste: los métodos basados en IA requieren más potencia de cálculo. Sin embargo, en conjunto, y de acuerdo con las consideraciones actuales, deberían prevalecer las ventajas. “Los primeros resultados muestran que el receptor basado en IA es más eficiente si se compara con una posible extensión de los algoritmos convencionales. El objetivo se fijará en adaptar el sistema completo de forma local para seguir optimizando sucesivamente los resultados”.

Nuestro mundo se está transformando, y la inteligencia artificial será un acelerador que producirá cambios sin precedentes. La IA se utiliza ya hoy en muchos campos diferentes. Las perspectivas permiten reconocer fácilmente que la humanidad se encuentra en el vértice de una nueva revolución industrial de dimensiones desconocidas, y con consecuencias y desafíos imprevisibles. Desde hace más de 90 años, la innovación forma parte integral del ADN de Rohde & Schwarz. “Y seguiremos trabajando para convertir nuestras ideas en realidad y para desarrollar e integrar la IA, las comunicaciones móviles, la tecnología de sensores y la capacidad computacional en un todo —por un mundo más seguro y conectado”.

Ejemplo de tareas de procesamiento de señales en comunicaciones móviles

Las comunicaciones móviles siempre están expuestas a interferencias. La estimación de canal y la corrección constituyen en este sentido una tarea esencial. En la tecnología actual se utiliza para ello el procesamiento digital de señales. Los métodos de estimación basados en el entrenamiento aportan símbolos de entrenamiento adicionales junto con el flujo de datos propiamente dicho. Si el receptor constata que los datos de entrenamiento llegan distorsionados, se aplica un filtro digital para la corrección. Los parámetros de filtro óptimos se calculan mediante algoritmos de procesamiento de señales en función del grado de distorsión de los datos de entrenamiento. De este modo es posible responder a las distintas condiciones que pueden darse en las comunicaciones móviles. Las interferencias en la transmisión son diferentes, por ejemplo, si el usuario está andando en bicicleta por el bosque que si está caminando por una zona peatonal abarrotada, o viajando en tren.

Un receptor neuronal para las comunicaciones móviles

Los algoritmos de software definidos en el actual estándar 5G New Radio (NR) para el procesamiento digital de señales y que emplean las estaciones base y los smartphones modernos son muy potentes y eficaces. Si un receptor neuronal asume parte del procesamiento digital de señales, entonces podría aumentarse todavía más el caudal de datos y la calidad de la conexión. Los resultados de las simulaciones actuales reafirman esta conclusión. Actualmente, investigadores de NVIDIA y Rohde & Schwarz están analizando este planteamiento como parte de un proyecto conjunto que se presentó en el Mobile World Congress de Barcelona en primavera de 2023.