一种新的通信范式：从比特精确性到语义保真度

无线通信在过去几十年中取得了巨大成功。其挑战在于在有限的频谱和功耗下提高带宽，然而随着演进的进行，这已逐渐成为一个瓶颈。内在问题在于，通信被建模为从发送方到接收方的消息传输，并在香农信息论中追求消息的精确复制，这必然导致数据爆炸下的大带宽和功耗需求。然而，智能体（包括人类在内的具有智能的实体）之间通信的目标是理解数据背后的含义或语义，而非对传输消息的准确恢复。先传输再理解这种分离方式是对带宽的浪费。在本文中，我们部署语义来解决频谱和功耗瓶颈，并提出一种先理解再传输的高语义保真度框架。我们首先简要介绍语义，涵盖定义与性质，以展示本文的洞见与范围。随后引入所提出的面向语义保真度的通信框架，其考虑了上述性质以进一步提高效率。特别地，引入了一种语义变换，将输入变换为语义符号。不同于信号处理领域的常规变换（例如离散余弦变换），该变换是有损的，这也是所提框架能以高语义保真度实现大幅带宽节省的原因。此外，我们还讨论了语义噪声与性能度量。为评估有效性，进行了音频传输的案例研究。最后，我们讨论了典型应用与开放挑战。