華為網(wǎng)絡(luò)人工智能云地協(xié)同加速AI特性規(guī)模應(yīng)用

隨著人類社會的數(shù)字化進(jìn)程不斷深入，“聯(lián)網(wǎng)”在今天已經(jīng)是如“衣食住行”般的基礎(chǔ)需求，業(yè)務(wù)、運(yùn)維、聯(lián)接的復(fù)雜度也與日俱增。通過引入AI，打造一張基于用戶體驗(yàn)的智能化、全自動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)，成為電信行業(yè)的共同追求。

而在硬幣的另一面，一些問題也隨之浮出了水面。比如AI特性的規(guī)模應(yīng)用面臨著模型泛化能力差、模型易老化、本地樣本少等諸多挑戰(zhàn)，從而拖慢了AI在電信網(wǎng)絡(luò)中的整體普及速度。作為網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型先驅(qū)者的華為，對此給出了“云地協(xié)同”這個(gè)答案。

“在將AI能力注入電信網(wǎng)絡(luò)的旅程中我們發(fā)現(xiàn)，僅僅討論算法問題、考慮如何用數(shù)學(xué)解決業(yè)務(wù)問題是不夠的，還需要克服很多難點(diǎn)。比如一個(gè)模型如果不做管理和控制，半年時(shí)間精度就會下滑到原先的60%左右。我們希望‘把困難留給自己，把方便帶給客戶’，通過不斷創(chuàng)新來推動(dòng)AI在電信行業(yè)的快速規(guī)模部署，這也是此次提出云地協(xié)同解決方案的初衷?！痹谌A為全聯(lián)接大會2020期間的一場媒體圓桌上，華為網(wǎng)絡(luò)人工智能（NAIE）產(chǎn)品部總經(jīng)理韓雨發(fā)表示，云端與地端的聯(lián)動(dòng)，將使AI模型越用越準(zhǔn)確。

活動(dòng)上，他還發(fā)布了《AI使能自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)——華為iMaster NAIE網(wǎng)絡(luò)人工智能引擎技術(shù)白皮書》，該白皮書結(jié)合電信網(wǎng)絡(luò)智能化的市場趨勢大背景，闡述了華為在該領(lǐng)域的實(shí)踐落地，包括華為自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)解讀、NAIE網(wǎng)絡(luò)人工智能引擎以及典型應(yīng)用場景探索等。

大勢所趨：將AI引入電信行業(yè)

從18世紀(jì)至今300余年間，世界通過三次工業(yè)革命，完成了機(jī)械化、電氣化、信息化的改造，每一次變革都驅(qū)動(dòng)人類社會邁向新的發(fā)展紀(jì)元。如果說在21世紀(jì)還有哪一種技術(shù)可以和歷次工業(yè)革命中的先導(dǎo)科技相提并論的話，那一定是AI技術(shù)。

作為一項(xiàng)通用目的技術(shù)，AI在上世紀(jì)七十年代便與空間技術(shù)、能源技術(shù)一起被譽(yù)為“世界三大尖端技術(shù)”，同時(shí)亦與基因工程、納米科學(xué)一起被認(rèn)為是“21世紀(jì)三大尖端技術(shù)”。經(jīng)歷了60余年起起伏伏，近年來AI技術(shù)步入成熟增長期，越來越多地與現(xiàn)實(shí)世界產(chǎn)生了碰撞，并迅速成為適用于大部分經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的基本生產(chǎn)力。

AI在電信行業(yè)同樣廣受青睞，產(chǎn)業(yè)上下游紛紛圍繞于此展開布局。在國內(nèi)，中國移動(dòng)發(fā)布了九天人工智能平臺，匯聚內(nèi)外部優(yōu)秀AI能力，支撐移動(dòng)各領(lǐng)域AI應(yīng)用；中國電信致力于打造智能化“隨愿網(wǎng)絡(luò)”，通過AI賦能平臺和傳統(tǒng)設(shè)備的AI升級，改善用戶體驗(yàn)、提升使用效率；中國聯(lián)通發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)AI平臺Cube-AI智立方，以提升網(wǎng)絡(luò)智能水平、降本增效為目標(biāo)。

在海外，西班牙電信發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)AI架構(gòu)與Fast OSS架構(gòu)，逐步建立自身的AI用例開發(fā)及運(yùn)維能力；法國電信以AI/數(shù)據(jù)為核心推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)智能化、重塑用戶體驗(yàn)，作為2025戰(zhàn)略的關(guān)鍵目標(biāo)；德國電信則利用AI/ML建立了逐漸演進(jìn)、開源、非集中化、以自治網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)的AI Program。

從ALL IP、ALL Cloud到ALL Intelligence，華為在電信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)創(chuàng)新上的探索實(shí)踐從未停止。早在全云化戰(zhàn)略實(shí)施過程中便嘗試引入AI，以推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)、自優(yōu)、自愈、自治。2018年9月，正式提出自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)（AND）和5級定義，將AI嵌入到底層網(wǎng)元、中間層網(wǎng)絡(luò)和上層云端乃至網(wǎng)絡(luò)的整個(gè)生命周期中，以此來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的“無人駕駛、永無故障”。2019年4月，正式發(fā)布iMaster NAIE網(wǎng)絡(luò)AI云服務(wù)，成為邁向自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)過程中的重要里程碑。

各大電信行業(yè)組織亦已將AI的應(yīng)用推廣納入議程。比如TMF于2019年5月發(fā)布了自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)白皮書，并成立自治網(wǎng)絡(luò)工作組，今年2月對自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)立項(xiàng)。CCSA、3GPP、GSMA、ETSI等組織也陸續(xù)發(fā)布了自動(dòng)駕駛網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的研究建議、白皮書、案例報(bào)告等。

云地協(xié)同：加速AI特性規(guī)模應(yīng)用

在產(chǎn)業(yè)界各方的積極推動(dòng)下，AI技術(shù)已在電信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、建設(shè)、維護(hù)、優(yōu)化等各個(gè)環(huán)節(jié)開啟了使能之旅，目前主要聚焦解決感知預(yù)測、根因分析和優(yōu)化控制等問題。典型的AI特性應(yīng)用像是站點(diǎn)智能節(jié)能、故障識別及根因定位、Massive MIMO模式優(yōu)化，都已初見成效。

不過經(jīng)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，AI在網(wǎng)絡(luò)中走向規(guī)模部署的過程中尚存不少挑戰(zhàn)。韓雨發(fā)例舉道，首先是模型泛化能力差，很多場景的AI模型都是一站一模型，如無線流量預(yù)測，每個(gè)站點(diǎn)的模型都需要根據(jù)本地個(gè)性化的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，而本地資源受限，導(dǎo)致AI模型規(guī)模應(yīng)用難。

其次，模型易老化。一些場景會發(fā)生因泛化或數(shù)據(jù)偏移而導(dǎo)致的模型精度下降問題，如無線流量預(yù)測、DC PUE優(yōu)化等，AI模型都需要進(jìn)行重訓(xùn)練。AI模型訓(xùn)練一般會占用較多系統(tǒng)資源，如在網(wǎng)元或網(wǎng)管實(shí)施重訓(xùn)練任務(wù)，訓(xùn)練效率低，同時(shí)也可能會影響設(shè)備性能。

第三，樣本少，不出局。部分場景單局點(diǎn)樣本量少，不足以支撐模型訓(xùn)練。以核心網(wǎng)KPI異常檢測為例，由于單局點(diǎn)發(fā)生異常頻率很少，訓(xùn)練需要的樣本量不夠。需要能夠匯聚所有局點(diǎn)的全量樣本信息，可能還需輔以聯(lián)邦學(xué)習(xí)等技術(shù)，才能訓(xùn)練得到滿足業(yè)務(wù)精度要求的AI模型。

最后，試錯(cuò)成本高。設(shè)計(jì)的模型如果直接在真實(shí)環(huán)境上使用，可能存在較大風(fēng)險(xiǎn)。比如數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)方案，一旦落地，結(jié)果基本不可逆。

針對于此，華為基于iMaster NAIE創(chuàng)造性地提出云地協(xié)同解決方案，以加速AI特性的規(guī)模應(yīng)用。韓雨發(fā)介紹說，云地協(xié)同是指在運(yùn)行狀態(tài)下，云端和地端一起協(xié)作完成數(shù)據(jù)樣本上云、模型狀態(tài)管理、模型重訓(xùn)練、模型/知識下發(fā)、擇優(yōu)更新等一系列的閉環(huán)任務(wù)，同時(shí)把云端匯聚的全局網(wǎng)絡(luò)知識經(jīng)驗(yàn)、全量數(shù)據(jù)訓(xùn)練得到的高精度模型，持續(xù)注入地端，支撐電信網(wǎng)絡(luò)智能迭代升級，讓網(wǎng)絡(luò)越來越聰明。其中，云端是指部署在公有云、合營云或HCS上的NAIE云端智能；地端是指集成在網(wǎng)絡(luò)管控單元的網(wǎng)絡(luò)AI，以及網(wǎng)元設(shè)備中的網(wǎng)元AI。

他表示，云地協(xié)同在實(shí)際部署中有三個(gè)階段，針對不同場景可以選擇合適的階段，最終大幅提高網(wǎng)絡(luò)的資源效率。

階段一是云端進(jìn)行初始模型的訓(xùn)練，運(yùn)行態(tài)由地端根據(jù)新增的樣本進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，持續(xù)保持模型的精度。這種模式主要適用于模型相對簡單、算法結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的場景，僅需要根據(jù)本地?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行在線學(xué)習(xí)，優(yōu)化調(diào)整模型參數(shù)，比如核心網(wǎng)變更在線機(jī)器值守等。階段二是云端進(jìn)行模型的分發(fā)，然后在地端根據(jù)新增樣本進(jìn)行在線學(xué)習(xí)。一般適合模型相對復(fù)雜，華為會持續(xù)進(jìn)行模型算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化的場景，比如無線KPI異常檢測等。階段三是云地實(shí)時(shí)協(xié)同，模型可以自動(dòng)化演進(jìn)。適用于模型復(fù)雜、需要用到華為云端高質(zhì)量標(biāo)注數(shù)據(jù)、知識圖譜以及仿真等知識能力進(jìn)行模型優(yōu)化的場景，比如IP RAN/PTN智能告警、DC PUE優(yōu)化等。

打破桎梏：云地協(xié)同關(guān)鍵價(jià)值詳解

對癥下藥、打破桎梏，為電信網(wǎng)絡(luò)鋪就一條智能升維之路，正是新方案的價(jià)值所在。在媒體圓桌上，韓雨發(fā)對此進(jìn)行了詳細(xì)的解讀。

其一是借助聯(lián)邦學(xué)習(xí)，提升模型泛化能力和訓(xùn)練效率。聯(lián)邦學(xué)習(xí)，即是將邊緣節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)保留在本地，通過地端分布式訓(xùn)練和云端模型匯聚的云地協(xié)同機(jī)制，獲得全量數(shù)據(jù)集中訓(xùn)練方式等同的模型效果，最大的特點(diǎn)就是在地端數(shù)據(jù)不用出局的情況下提升模型的精度。其應(yīng)用場景包括，跨運(yùn)營商部署，運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)不允許出局；運(yùn)營商內(nèi)不同子網(wǎng)之間的模型共享，同樣可以解決數(shù)據(jù)不出局的問題；運(yùn)營商內(nèi)網(wǎng)元管理帶寬受限，不適合上傳大量數(shù)據(jù)的場景。

品質(zhì)家寬是一個(gè)典型的案例。韓雨發(fā)分享道，家寬業(yè)務(wù)需要區(qū)分游戲、視頻、上網(wǎng)、應(yīng)用下載等，以進(jìn)行流量的精細(xì)化管理，提升用戶體驗(yàn)。但當(dāng)前各地樣本不同，導(dǎo)致新項(xiàng)目應(yīng)用識別精準(zhǔn)率低、上市周期長。T國某運(yùn)營商在每個(gè)邊緣端的SmartONT上進(jìn)行本地的模型訓(xùn)練，然后上傳模型參數(shù)到聯(lián)邦學(xué)習(xí)服務(wù)器進(jìn)行匯聚，生成出新的模型以后再下發(fā)給網(wǎng)絡(luò)中的終端（包括新建終端），從而在不需要上傳本地?cái)?shù)據(jù)的前提下快速地提升模型的泛化能力，并可以提高模型訓(xùn)練的效率、加快新項(xiàng)目的上市。部署以后，對于應(yīng)用的識別準(zhǔn)確率在95%以上，保證了用戶在使用不同應(yīng)用時(shí)的體驗(yàn)。

其二是構(gòu)建云地協(xié)同構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)知識庫，提升故障運(yùn)維輔助效率。借助知識圖譜，通過沉淀專家經(jīng)驗(yàn)和產(chǎn)品知識轉(zhuǎn)化形成故障傳播關(guān)系等，形成“網(wǎng)絡(luò)知識庫”，可用于故障運(yùn)維輔助、知識問答等。知識生產(chǎn)系統(tǒng)可部署在云端，包含建模、抽取、打包等，在起始階段，專業(yè)知識需要各個(gè)領(lǐng)域的專家編輯領(lǐng)域知識譜schema和推理規(guī)則（專家經(jīng)驗(yàn)）。知識消費(fèi)系統(tǒng)客戶端部署到現(xiàn)場，地端圖譜引擎先從云端導(dǎo)入對應(yīng)產(chǎn)品的知識圖譜schema和推理規(guī)則，然后對接現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備采集日志數(shù)據(jù)，根據(jù)下載的schema模型重新組織存儲數(shù)據(jù)，應(yīng)用推理規(guī)則進(jìn)行故障診斷，給出處理建議。

其三是建立云端仿真，模型及業(yè)務(wù)驗(yàn)證安全高效。云端仿真，即通過在云端構(gòu)建虛擬仿真環(huán)境，高效安全地進(jìn)行模型或業(yè)務(wù)驗(yàn)證，在避免現(xiàn)網(wǎng)性能或KPI受到影響的同時(shí)，支撐網(wǎng)絡(luò)問題的快速閉環(huán)。一方面仿真往往要求很多資源，云端的計(jì)算和存儲資源豐富，容易滿足仿真建立的環(huán)境要求；另一方面，在云端建立一個(gè)集中化的仿真平臺，可以供多個(gè)局點(diǎn)共享，而且很多仿真軟件是根據(jù)授權(quán)收費(fèi)模式，集中化的云端仿真可以大幅降低經(jīng)濟(jì)成本。目前NAIE主要支持兩種場景的仿真，DC節(jié)能仿真和無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真。目前NAIE主要支持兩種場景的仿真，DC節(jié)能仿真和無線網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化仿真。

其四是提升模型版本管理效率，加速AI特性更新。傳統(tǒng)網(wǎng)管版本集成升級模式需要經(jīng)過多層多次的人工動(dòng)作，往往需要1個(gè)月以上的時(shí)間才能完成一個(gè)版本的更新。如果采用云地協(xié)同的自動(dòng)升級模式，讓AI模型市場跟地端網(wǎng)絡(luò)AI對接，模型訓(xùn)練完成后通過AI市場進(jìn)行發(fā)布，啟動(dòng)局點(diǎn)自動(dòng)下載升級，整個(gè)過程僅需1個(gè)小時(shí)即可完成。

“總體來看，云地協(xié)同可以實(shí)現(xiàn)一點(diǎn)生效、多點(diǎn)復(fù)制，AI的特性在一個(gè)局點(diǎn)成功實(shí)施后，快速地形成知識和經(jīng)驗(yàn)，在其他局點(diǎn)進(jìn)行復(fù)制，從而實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)規(guī)模應(yīng)用?！表n雨發(fā)如是總結(jié)道。

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