??近幾年，空中計算被多次提及。作為一種新的計算范式，空中計算被認為是能夠解決物聯網時代下大量接入的解決方案。本篇文章主要圍繞下面幾個問題，并希望能夠解釋清楚
??首先說明：空中計算針對的是無線網絡
??以下問題：
????1.為什么要有空中計算？
????2.空中計算是什么?
????3.空中計算未來的方向在哪里？
????4.主要研究空中計算的研究機構有哪些？

1.為什么要有空中計算？

??是需求導致了空中計算的誕生。在物聯網時代下，會有海量節點接入。傳感器采集數據后需要對數據進行處理/計算，但傳感器的計算資源受限，需要回傳至中心節點借助其算力，也就是要先通信再計算。這在大量接入的環境下，時延太大。所以空中計算被提出，將通信和計算結合，來解決海量接入的時延問題。

2.空中計算是什么？

??從名字上就比較好理解，就是在傳輸過程中就完成計算。聽更直觀的例子是之前所有的數據(假設N個點)都要傳輸至center再進行計算(假設每個數據需要先單獨處理，再總體求平均值)，那整個過程需要進行N次計算+一次center求平均值。而空中計算的方式，數據的N次計算都在傳輸過程中完成，center只需要進行一次平均值計算，這樣就大大減少了延時。而是處理時間不隨N的變化而變化太大。
??聽起來有點兒玄幻，其實現的原理是什么呢？其實是利用來自多個傳感器的同時相干傳輸，并修改傳感器傳輸，以便在無線信道上碰撞產生所需功能值。空中計算基于“通信計算一體化”，利用信號在傳輸過程中的波形疊加屬性，實現快速的數據匯集
??空中計算主要關注于兩個核心問題：
????1）在于如何解決海量數據收集與大規模計算帶來的傳輸時延與計算時延
????2）在于如何設計適合于無線網絡的智能計算框架

??空中計算具體的實現方式有兩種：基于模擬、基于數字

??模擬的優點是實現相對簡單，缺點是無法有效的對抗噪聲。數字的優缺點與之相反，即實現復雜，可有效對抗噪聲。

??空中計算聽上去不錯，但也不是對于一切均適用。空中計算算是一種并行通信，在通信中完成計算，適用于通信負載有限情況。最重要的是，空中計算不是能夠完成所有任務。只能完成求和、求平均值、求最大最小值這樣的簡單任務。實際背景：對采集數據的需求。需要平均值、看最大值是否高于閾值。前面提到了空中計算是解決大量接入場景，所以只適合大型網絡，不適合小型。
具體的實現細節、原理介紹可去查看首次提出文章：Over-the-air Function Computation in Sensor Networks
??時間：2016

3.空中計算未來的方向在哪里？

??1）與聯邦學習結合(Federated Learning Based on Over-the-Air Computation)
像聯邦學習這種分布式的架構很適合空中計算，在通信中完成計算可以避免center了解計算過程，保密性更好。
??2）空中計算過程的加強、優化(Over-The-Air Computation via Intelligent Reflecting Surfaces)，借助于智能反射面強化計算等
??3）與深度學習結合(Deep Over-the-Air Computation)。設計適合深度學習的框架，可以更好的服務于與機器學習相關的上層應用

4.主要研究空中計算的研究機構有哪些？

??國內：
????1）中興通訊：專題——無線網絡空中計算(專題：無線網絡空中計算 (zte.com.cn))
????2）各大高校：中科大、浙大、南方科技大等(總體感覺高校對此的研究論文還不是很多)
??國外：
????1）Massachusetts Institute of Technology——提出者
????2）期刊：IEEE Trans. Wireless Communicaitons/IEEE Internet of Things Journal/IEEE Wireless Communications Letters均刊登過相關文章

因作者水平有限，如有錯誤之處，請在下方評論區指正，謝謝！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的初识空中计算(Over-the-Air Computation)的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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