中山大學(xué)王璽鈞副教授等在6G圖像語(yǔ)義通信領(lǐng)域取得系列成果

作者：集小微 4小時(shí)前

來(lái)源：中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 #6G# #中山大學(xué)#

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近日，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）王璽鈞副教授、陳翔教授團(tuán)隊(duì)在6G圖像語(yǔ)義通信領(lǐng)域最新研究成果被無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域頂級(jí)期刊IEEE Wireless Communications錄用，論文題目為“Trustworthy Image Semantic Communication with GenAI: Explainablity, Controllability,and Efficiency”。王璽鈞副教授為該項(xiàng)成果的第一作者，2024屆碩士生葉東山為學(xué)生第一作者，埃塞克斯大學(xué)馮晨遠(yuǎn)研究員、浙江大學(xué)楊浩助理教授、我院陳翔教授以及IEEE Fellow、新加坡科技設(shè)計(jì)大學(xué)Tony Q.S. Quek教授為合作作者。

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)流量呈爆炸式增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)擁堵和系統(tǒng)低效問(wèn)題愈發(fā)嚴(yán)重。而語(yǔ)義通信，作為極具前景的下一代6G通信技術(shù)，正成為解決這些難題的關(guān)鍵技術(shù)之一。其中，圖像語(yǔ)義通信對(duì)于實(shí)現(xiàn)高效的視覺(jué)內(nèi)容傳輸起著至關(guān)重要的作用。然而，目前基于聯(lián)合信源信道編碼的圖像語(yǔ)義通信系統(tǒng)卻面臨著可解釋性差、可操作性低以及兼容性不足等諸多挑戰(zhàn)。

為解決上述難題，王璽鈞副教授團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了可信語(yǔ)義通信框架，并融合人工智能驅(qū)動(dòng)無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)(AI RAN)技術(shù)，為6G圖像語(yǔ)義傳輸帶來(lái)了新的解決思路。基于A(yíng)I RAN賦予的強(qiáng)大智能決策和分析能力，該研究提出的框架運(yùn)用文本提取和分割映射技術(shù)，將圖像精準(zhǔn)轉(zhuǎn)化為可解釋的語(yǔ)義（如語(yǔ)義文本和分割圖），極大提升了可解釋性與人類(lèi)理解度。而接收端則利用生成式人工智能、借助AI RAN的高效實(shí)時(shí)處理能力，快速精準(zhǔn)執(zhí)行下游推理。而內(nèi)嵌的語(yǔ)義級(jí)多速率傳輸協(xié)議，則借助AI RAN的實(shí)時(shí)解析和數(shù)據(jù)重構(gòu)優(yōu)勢(shì)，高效完成語(yǔ)義內(nèi)容和任務(wù)需求的動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而提高系統(tǒng)整體的適應(yīng)性和效率。此外，該框架還摒棄傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)AI的收發(fā)聯(lián)合訓(xùn)練模式，解耦收發(fā)器的訓(xùn)練相關(guān)性，提升了基于A(yíng)I的語(yǔ)義通信范式的可操作性。

本研究成果提出的可信圖像語(yǔ)義通信框架

研究團(tuán)隊(duì)還對(duì)該框架進(jìn)行了多應(yīng)用場(chǎng)景的適配與測(cè)試。在多任務(wù)場(chǎng)景中，基于 COCO 數(shù)據(jù)集的評(píng)估結(jié)果表明，所提方法在圖像字幕生成任務(wù)上，機(jī)器翻譯評(píng)價(jià)指標(biāo)遠(yuǎn)超傳統(tǒng)數(shù)字系統(tǒng)；在圖像重建任務(wù)中，其語(yǔ)義感知指標(biāo)表現(xiàn)更為出色。在多速率通信場(chǎng)景下，無(wú)論是單用戶(hù)單任務(wù)還是單用戶(hù)多任務(wù)模式，該框架借助 AI RAN 的原生智能分析能力，按任務(wù)需求逐級(jí)解析/傳輸語(yǔ)義信息，極大提升了任務(wù)完成的效率和質(zhì)量。

可信圖像語(yǔ)義通信框架多場(chǎng)景測(cè)試示例

基于該框架，研究團(tuán)隊(duì)還設(shè)計(jì)了基于可解釋語(yǔ)義的圖像語(yǔ)義通信演示系統(tǒng)。該系統(tǒng)已經(jīng)在第十三屆中國(guó)國(guó)際通信大會(huì)（ICCC 2024，杭州）和第二屆未來(lái)通信和網(wǎng)絡(luò)國(guó)際會(huì)議（FCN 2024，馬耳他）上成功亮相，并被美國(guó)國(guó)家儀器有限公司(NI)2025年度用戶(hù)手冊(cè)收錄。系統(tǒng)將圖像轉(zhuǎn)換為可解釋的語(yǔ)義文本和分割圖分別傳輸，利用語(yǔ)義載體通用性解耦收發(fā)器訓(xùn)練，實(shí)現(xiàn)了圖像傳輸任務(wù)超 100 倍的壓縮效率，展現(xiàn)了融合AI RAN的可信圖像語(yǔ)義通信框架在未來(lái)6G領(lǐng)域的巨大潛力。