摘要 — 通过融合最新的通信和控制技术、计算和数据分析技术以及模块化制造,工业 4.0 促进通过信息物理系统 (CPS) 和数字孪生 (DT) 集成信息物理世界,以监控、优化和预测工业过程。DT 是一种新兴的但概念上不同于 CPS 的结构。与 CPS 一样,DT 依靠通信来创建对象或物理过程的高度一致、同步的数字镜像。此外,DT 还使用此精确图像上的内置模型来模拟、分析、预测和优化它们的实时操作。随着工业物联网 (IIoT)、边缘和云计算、机器学习、人工智能和高级数据分析的最新进展,DT 正在行业中迅速传播。然而,现有文献缺乏从通信和计算的角度识别和讨论这些技术在支持 DT 的行业中的作用和要求。在本文中,我们首先介绍 DT 在智能行业中的功能方面、吸引力和创新用途。然后,我们通过系统地回顾和反思下一代 (NextG) 无线技术(例如 5G 及更高网络)、各种工具(例如信息时代、联合学习、数据分析)以及网络计算中的其他有前景的趋势的最新研究来阐述这一观点
随着通信技术的发展超越第五代无线系统 (5G),支持下一代通信系统 (NextG) 的技术能力也变得越来越普遍,研发 (R&D) 界面临着一个机会来发现长期技术差距,如果解决这些差距,可以在未来 20 年内扩大整个无线通信行业的创新。为了帮助了解影响长期通信和计算研究的主要挑战,美国国家标准与技术研究所 (NIST) 邀请了来自代表学术界和行业组织的具有各种专业知识的利益相关者(例如无线运营商、设备和基础设施制造商以及应用程序和服务提供商),以确定影响 NextG 系统的高影响力技术创新和研究问题。NIST 与美国国家科学基金会 (NSF) 合作,邀请利益相关者提供见解,说明需要解决哪些测量、技术和管理挑战,以便使用 NextG 系统提供新的差异化通信和计算服务。
通过融合最新的通信和控制技术、计算和数据分析技术以及模块化制造,工业 4.0 促进通过信息物理系统 (CPS) 和数字孪生 (DT) 集成信息物理世界,以监控、优化和预测工业过程。DT 支持与工业物理对象/过程的数字图像进行交互,以模拟、分析和控制它们的实时运行。随着工业物联网 (IIoT)、边缘和云计算、机器学习、人工智能和高级数据分析等跨学科的进步,DT 正在众多行业中迅速传播。然而,现有文献缺乏从通信和计算的角度识别和讨论这些技术在支持 DT 的行业中的作用和要求。在本文中,我们首先介绍 DT 在智能工业中的功能方面、吸引力和创新用途。然后,我们通过系统地回顾和反思下一代 (NextG) 无线技术(例如 5G 及以上网络)和设计工具以及当前计算智能范式(例如边缘和云计算支持的数据分析、联邦学习)的最新研究趋势,详细阐述了这一观点。此外,我们讨论了不同通信层的 DT 部署策略,以满足工业应用的监控和控制要求。我们还
摘要 为了满足移动蜂窝用户不断增长的数据需求,当今的 4G 和 5G 无线网络主要以最大化频谱效率为设计目标。虽然他们在这方面取得了进展,但控制此类网络的碳足迹和运营成本仍然是网络设计人员长期面临的问题。本文对这一问题进行了长远考虑,设想了一个 NextG 场景,其中网络利用量子退火进行蜂窝基带处理。我们收集并综合了有关量子退火技术的功耗、计算吞吐量和延迟、频谱效率、运营成本和可行性时间表的见解。利用这些数据,我们预测了未来量子退火硬件必须满足的定量性能目标,以便提供比 CMOS 硬件更具计算和功率优势,同时匹配其全网络频谱效率。我们的定量分析预测,在问题延迟为 82.32 µ s 和 2.68M 量子比特的情况下,量子退火将实现与 CMOS 相同的频谱效率,同时在具有 400 MHz 带宽和 64 根天线的大型 MIMO 基站中将功耗降低 41 kW(降低 45%),在具有三个大型 MIMO 基站的 CRAN 设置中使用 8.04M 量子比特将功耗降低 160 kW(降低 55%)。
NSF、国防部副部长办公室、研究与工程 (OUSD R&E)、美国国家标准与技术研究所 (NIST) 和九个行业合作伙伴合作开发了 RINGS 计划 2,以加速对新兴 NextG 无线和移动通信、网络、传感和计算系统以及全球规模服务产生重大影响的领域的研究。RINGS 计划的目标是在设计 NextG 网络系统时,将弹性作为主要考虑因素,同时追求卓越的性能。该计划将有助于提高 NextG 系统的安全性和可靠性,同时推进底层技术,以支持未来二十年此类网络所期望的严格通信和计算性能要求。NSF 于 2022 年 4 月公布了 37 个获奖提案。3
- 用于军事决策支持和自主系统的人工智能、- 大数据分析和可视化、- 机器人过程自动化、- 稀缺数据、- 量子计算和算法、- VR/AR/XR/远程存在/真实化身、- 数据中心架构/安全性、- 分布式弹性基础设施(战术云;边缘计算、异构 MANET;用于战术网络、认知无线电和认知网络的 SDN/NFE)、- NextG:5G 及更高版本的无线通信技术 - 军事物联网、- 反/对抗人工智能和网络人工智能、- 同态加密、- 量子安全密码、- 信任架构/数字信任、- ICT 供应链安全(设备和材料)、- EM 频谱管理和共享、- C4I 测试平台、信息基础设施的建模和仿真、- 技术设计/人机协作的道德、法律、社会和环境方面。
联邦航空管理局 2014-2018 财年国家空域系统资本投资计划 1 简介 1.1 资本投资计划 联邦航空管理局 (FAA) 资本投资计划 (CIP) 描述了未来五年国家空域系统 (NAS) 的计划投资。2013 年持续拨款法案延续了 2012 年拨款法案中提交五年 CIP 的要求。 2012 年综合和进一步持续拨款法案(2012 H.R. 2112)中的措辞规定,“在首次向国会提交 2013 财政年度总统预算后,交通部长应向国会提交一份联邦航空管理局的综合资本投资计划,其中包括 2013 财政年度至 2017 财政年度每个预算项目的资金,每年的总资金不得超过管理和预算办公室估计和批准的这些年份的资金目标。”第 1 节继续讨论战略规划和 CIP 以及影响未来规划的重要因素。第 2 节 - 资本规划中的关键考虑因素提供了制定计划时的考虑因素。第 3 节 - 资本投资计划摘要概述了 2014 财政年度的预算请求和 2015 财政年度至 2018 财政年度的资金数额。第 4 节 - 下一代航空运输系统 (NextG