無線物聯(lián)網(wǎng)(IoT)是一種設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，其中每個(gè)設(shè)備都可以通過無線通信渠道直接將信息發(fā)送到另一個(gè)設(shè)備，而無需人工干預(yù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量每天都在增加，無線通道上的信息量也在增加。這導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)上的擁塞，由于干擾和信息傳遞失敗而導(dǎo)致信息丟失。解決該擁塞問題的研究正在進(jìn)行中，最廣泛接受和應(yīng)用的解決方案是“多通道”技術(shù)。在該技術(shù)中，基于給定時(shí)間的特定信道中的業(yè)務(wù)量，在各個(gè)并行信道之間分配信息傳輸。

但是，目前，最佳的信息傳輸渠道是使用大多數(shù)現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備無法支持的算法來選擇的，因?yàn)檫@些資源受限。即，它們具有低存儲(chǔ)容量和低處理能力，并且必須在長(zhǎng)期保持運(yùn)行的同時(shí)節(jié)電。在最近發(fā)表于《應(yīng)用科學(xué)》的一項(xiàng)研究中，來自東京科學(xué)大學(xué)和日本慶應(yīng)義University大學(xué)的一組科學(xué)家提出了一種基于拔河模型的機(jī)器學(xué)習(xí)算法的建議。(這是慶應(yīng)義University大學(xué)的金松菊教授較早提出的一種基本模型，用于解決如何跨渠道分配信息等問題)來選擇渠道。東京理科大學(xué)的首席科學(xué)家Maseo Hasegawa教授說：“我們意識(shí)到該算法可以應(yīng)用于IoT設(shè)備，因此我們決定實(shí)施并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”

在他們的研究中，他們構(gòu)建了一個(gè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)中連接了多個(gè)IoT設(shè)備以形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并且每個(gè)設(shè)備只能選擇多個(gè)可用通道中的一個(gè)來傳輸信息。而且，每個(gè)設(shè)備都受到資源的限制。在實(shí)驗(yàn)中，這些設(shè)備的任務(wù)是喚醒，傳輸一條信息，進(jìn)入睡眠狀態(tài)，然后重復(fù)該周期一定次數(shù)。所提出算法的作用是使設(shè)備每次都能選擇最佳信道，從而在所有過程結(jié)束時(shí)，成功傳輸?shù)淖畲罂赡艽螖?shù)(即，所有信息都到達(dá)其目的地)發(fā)生在。

該算法稱為強(qiáng)化學(xué)習(xí)，其執(zhí)行的任務(wù)如下：每次一條信息通過某個(gè)通道傳輸時(shí)，它會(huì)根據(jù)信息是否完全準(zhǔn)確地到達(dá)該通道來記錄通過該通道成功傳輸?shù)目赡苄?。目的地。每次后續(xù)傳輸都會(huì)更新此數(shù)據(jù)。

研究人員使用此設(shè)置還可以檢查a)算法是否成功，b)在選擇頻道時(shí)是否沒有偏見，以及c)它是否可以適應(yīng)頻道中的流量變化。對(duì)于測(cè)試，構(gòu)建了一個(gè)附加的控制系統(tǒng)，在該控制系統(tǒng)中，為每個(gè)設(shè)備分配了特定的通道，并且在傳輸信息時(shí)無法選擇任何其他通道。在第一種情況下，在開始實(shí)驗(yàn)之前，某些信道已經(jīng)擁塞，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，使用算法時(shí)，成功傳輸?shù)拇螖?shù)要多于不使用算法時(shí)。在第二種情況下，某些頻道在不使用算法時(shí)變得擁塞，并且在某個(gè)時(shí)間點(diǎn)之后無法通過它們傳輸信息，從而導(dǎo)致頻道選擇中的“不公平”。然而，當(dāng)科學(xué)家使用該算法時(shí)，發(fā)現(xiàn)信道選擇是公平的。第三種情況的發(fā)現(xiàn)澄清了前兩種情況：使用該算法時(shí)，設(shè)備自動(dòng)開始忽略擁塞的通道，僅在其中的流量減少時(shí)才重新使用它。

長(zhǎng)谷川教授告訴我們：“我們通過少量的計(jì)算和高性能的機(jī)器學(xué)習(xí)算法就實(shí)現(xiàn)了頻道選擇。”雖然這意味著該算法在實(shí)驗(yàn)條件下成功解決了信道選擇問題，但其在現(xiàn)實(shí)世界中的應(yīng)用仍有待觀察。科學(xué)家說：“將在進(jìn)一步的研究中進(jìn)行測(cè)試該算法魯棒性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。”他們還計(jì)劃通過考慮其他網(wǎng)絡(luò)特性(例如信道傳輸質(zhì)量)來改進(jìn)未來的算法。

隨著全球越來越多的設(shè)備通過無線信道進(jìn)行連接，世界正迅速向大規(guī)模無線物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。每個(gè)可能的組織或?qū)W者??都在時(shí)光的這一時(shí)刻利用這一機(jī)會(huì)來解決頻道選擇問題并取得領(lǐng)先。長(zhǎng)谷川教授和他的團(tuán)隊(duì)成功地邁出了比賽的第一步。高速，無差錯(cuò)的無線信息傳輸?shù)奈磥砜赡芗磳⒌絹?