神经科学与6G:交流型大脑的经验与需求
信号处理
2020-04-07 v1 新兴技术
信息论
math.IT
神经元与认知
摘要
本文针对位于神经科学与无线通信这两个成熟领域前沿的一个极具前景的研究领域,提供了首篇综合性教程,其动机源于当前正在进行的第六代移动网络(6G)定义工作。具体而言,本教程首先提出了一种新颖的整合方法,以弥合这两个看似毫不相关的领域之间的鸿沟。随后,我们介绍了这两个主题的最新研究进展与关键挑战。特别地,我们提出了一种新颖的系统化分类方法,将相关贡献分为两组:一组关注神经科学在新型应用和系统架构方面将为6G提供什么(神经科学赋能无线通信),另一组关注无线通信理论与6G系统如何为研究大脑提供新途径(无线通信赋能神经科学)。对于第一组,我们具体阐述了当前对大脑的科学理解将如何在一种我们称之为“大脑型通信”的新型服务背景下,为6G赋能新型应用,该服务比人机型通信具有更严格的要求。在这方面,我们揭示了大脑型通信服务的关键需求,并讨论了未来无线网络应如何配备以应对此类服务。同时,对于第二组,我们深入探讨了现代通信系统范式,包括生物纳米物联网和基于混沌的通信,并强调了复杂系统工具如何帮助弥合6G与神经科学应用之间的鸿沟。随后,我们将脑控车辆作为案例研究进行介绍。总而言之,本教程有望为这两个新兴领域之间提供长期缺失的系统性衔接,并为推进这一跨学科探索勾勒出具体路径。
引用
@article{arxiv.2004.01834,
title = {Neurosciences and 6G: Lessons from and Needs of Communicative Brains},
author = {Renan C. Moioli and Pedro H. J. Nardelli and Michael Taynnan Barros and Walid Saad and Amin Hekmatmanesh and Pedro Gória and Arthur S. de Sena and Merim Dzaferagic and Harun Siljak and Werner van Leekwijck and Dick Carrillo and Steven Latré},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.01834},
year = {2020}
}