18 Aralık 2019

Kutupsal Kodlar'ın mucidi Prof. Dr. Erdal Arıkan’dan 5G anlatımı

"5G'de hayal edilen ve kurgulananın ne kadarının gerçekleşeceği ya da gerçekleşip gerçekleşmeyeceği belli değil"

Kasım başında Eski Ekonomi Bakanı Işın Çelebi’nin öncülük ettiği "Dijital Dönüşüm ve Kırılma" konferasında Prof. Dr. Erdal Arıkan’ı dinleme şansına sahip oldum. Bugüne kadar pek çok 5G konuşması dinledim, paneli izledim. Bunların içinde ayakları yere basan konuşmalar bir elin parmakları kadar az. Bu nedenle Arıkan hocanın anlattıklarını ve onun ağzından 5G’nin nerede olduğunu sizlere iletmek istiyorum. Gerçi bu yazıyı çok daha önce yazmam gerekirdi ama araya pek çok başka konferans ve seyahat girince bugüne kadar kaldı. Bu konuşmayı sesli olarak aşağıdaki videonun 1:04:33 dakikasından itibaren dinleyebilirsiniz.

Erdal Arıkan kimdir?

Önce, belki bilmeyen vardır, Prof. Dr. Erdal Arıkan hocadan bahsedelim. Halen Bilkent Üniversitesi Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Bölümü'nde çalışmalarını sürdürüyor. Lisans eğitimini California Teknoloji Enstitüsü, yüksek lisans ve doktora derecelerini ise Massachusetts Teknoloji Enstitüsü’nde (MIT) tamamladı. 1987’den beri Bilkent Üniversitesi’nde çalışmalarını sürdüren Arıkan, telekomünikasyon ve bilgisayar ağları konusunda dersler veriyor.

Prof. Dr. Erdal Arıkan, "Türkiye’den bilim çıkmaz" sananlara, 2007’de yazdığı "Polar Codes" konusundaki makalesi ile önemli bir cevap verdi[1]. Bugün onun açtığı yolda, yüzlerce akademisyenin yazdığı "polar codes" makalesi görebilirsiniz[2].

Birçok uluslararası prestijli ödüle layık görülen bilim insanı, 1948’den beri çözülemeyen bir sorunu çözerek, ABD merkezli uluslararası Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü’nün (IEEE) Richard W. Hamming Madalyası’nı da aldı.

Aşağıda Huawei’in Arıkan’ı "Kutupsal Kodların Babası" ve "Gerçek bir Mucit" olarak ilan ettiği seremoniyi seyredebilirsiniz. Burada Huawei Yönetim Kurulu Başkanı Eric Xu diyor ki:

"Profesör Erdal Arıkan 'polar codes' makalesini 24 temmuz 2008’de yayımladı. Kutupsal kod 2017 Aralık ayında 5G standartlarının temel elemanı olarak kabul edildi. 22 şubat 2018’de de Dünya Mobil Kongresi'nde polar kod bazlı ilk 5G sistem Vodafone-Huawei işbirliği ile çalıştırıldı. 3GPP’nin 5G yeni radyo standartları da 14 haziran 2018’de (standart 15 olarak) kabul edildi.

Profesör Arıkan’ın polar kodlar makalesinin yayını ile Release 15 standartları arasında 10 yıl geçti. Gördüğümüz, buzdağının sadece tepesi. Suyun altında ise 10 yıllar boyunca süren araştırma ve keşifler var."

Bu videonun içinde Xu, bütün gelişimini hep birlikte elimizdeki cep telefonları aracılığı ile yaşadığımız iletişim teknolojisinin, 2G, 3G, 4G nerelerden geçmiş; bunu da anlatıyor. Erdal Arıkan’ın nerede olduğunu daha iyi anlayabiliyorsunuz.

Kutupsal Kodlar (Polar Codes) nedir? Ne işe yarar?

Kutupsal Kodlar, iletişimde oluşan hataları gidererek daha sorunsuz, verimli ve hızlı bir haberleşmeye imkân veriyor. Verilerin, en güvenilir ve en az gecikmeyle iletilmesini sağlayan Arıkan’ın buluşundaki algoritmaların, 5G standardı haline gelerek, gelecekte 5G standardına uygun her cep telefonunda yer alması öngörülüyor.

Bu teknoloji, kablolu ya da kablosuz bir iletişim kanalı üzerinden bilginin iletilmesi sırasında, çevre gürültüsünün sinyal üzerine eklenmesi nedeniyle oluşan hataları sıfıra indirerek haberleşmeyi sağlıyor. Bu sayede daha verimli, hızlı ve sorunsuz bir haberleşme mümkün olabiliyor. Bu, 5G teknolojisinin şu an kullandığımız 4.5 G’ye göre 100 hatta 1000 kat daha hızlı olmasını sağlayabilir.

Erdal Arıkan: 5G'de hayal edilen ve kurgulananın ne kadarının gerçekleşeceği ya da gerçekleşip gerçekleşmeyeceği belli değil

Arıkan konuşmasında, 2G, 3G, 4G'de hayal edilenle, 5G'de hayal edilenin çok farklı olduğuna dikkat çekerek sözlerine başladı.

"5G ile endüstriyel internet diyebileceğimiz, ekonomiyi çok daha yakından etkileyen, olmazsa olmaz vazgeçilmez bir yeni bir değişim süreci hayal ediliyor."

Arıkan, hayal edilen ve kurgulananın bu olmasına karşın, ne kadarının gerçekleşeceğinin ya da gerçekleşip, gerçekleşmeyeceğinin belli olmadığına işaret etmekle birlikte hayal edileni bizlere anlattı.

"Burada siber fiziksel sistem adı verilen bir şey görüyoruz. Siber fiziksel sisteme en basit örnek, bir insanın bir otomobili sürüşü olabilir. Bu sistemin fiziksel olan kısmı arabanın kendisi, yol, sürücünün duyu organları (gözü, kulağı) ve uzuvları (direksiyonu çeviren elleri, gaza veya frene basan ayakları); siber olan kısmı ise sürücünün beyni. Duyu organları vasıtasıyla yol ve trafik ile ilgili topladığımız verileri beynimizde işliyoruz ve bazı kararlar veriyoruz. Direksiyonu sağa çevir, sola çevir, gaza bas, frene bas şeklinde kararlar. Sonra bu kararlar fiziksel düzlemde icra ediliyor. Mevcut siber fiziksel sistemlerde genel olarak insan bir biçimde devrede.

Sürecin tümünü henüz makinelere yapay zekaya emanet edebilecek durumda değiliz. Ama ileride yapılması hayal edilen şey, insanı devreden çıkartmak. Örneğin, insansız sürüş sistemlerine geçmek. Yolu kameralar görecek, veriyi bir yapay zekâ algoritması işleyecek ve otomobilin kumandasına ilişkin çeşitli kararlar verecek, ve sonra bu kararlar robot kolu vb unsurlarlarla otomobile kumanda eden eylemlere dönüştürülecek.

Eğer bu tür işler, insan çevrim içerisinde olmadan, yapılabilirse, o zaman gerçekten mühendislikte çığır açıcı yeni bir devir başlamış olacak. Hayal edilen iddialı şey bu aslında. Ve 5G bunun iletişim altyapısı olarak anlaşılmalı. Bir anlamda, insanın duyu organları ve uzuvları ile beyni arasındaki sinir sistemi gibi."

Veriküre kavramı önemli

Profesör Arıkan hayal edilenin gerçekleşmesi için  yararlı gördüğü kavramın, "Veriküre" olduğunu söylüyor.

Veriküre kavramını ise şöyle anlatıyor:

"Veriküre’nin 3 katmanı var: En dışta 'uç noktaları' var. Uç noktaları fiziksel dünyanın kendisi aslında. Verilerin üretildiği ve veriler ile ilgili kararların geriye dönülüp icra edildiği noktalar.

Bir akıllı şehir uygulamasını düşünürseniz, trafik durumunu rapor eden kameralar ve trafik ışıkları uç noktalara karşı geliyor. Veriler giderek artan miktarda sensörler vasıtasıyla toplanacak ve bunlar değerlendirilecek; tıpkı insan beynine duyu organlarından giden verilerin değerlendirilmesi gibi.

Bu değerlendirme işlemi verikürenin 'çekirdek' adı verilen merkezinde yapılacak. Çekirdeğin görevi verilerin saklanması, taşınması ve işlenmesi. Bütün bu işlemler çekirdekte yapılmak zorunda ve hızlı yapılmak zorunda.

Daha sonra işlenmiş veriden çıkarılan bilgiler, tekrar uç noktalara geri gidecek. Şimdi bu uç noktalar ile çekirdek arasında bir ara katman var. O da 'kenar' (edge) dediğimiz kısım. Kenarın kapsamında cep telefonları ile baz istasyonları arasındaki kablosuz haberleşme sistemleri, ev veya ofislerdeki internet bağlantı noktaları, ADSL modemler var.

Kenar, operator adını verdiğimiz telekom altyapı sağlayıcılarının, telekom servis sağlayıcılarının iş alanı. Kenarın önemli bir kısmı, giderek artan bir kısmı, mobil, kablosuz haberleşmeye dayanıyor."

"5G bir vizyon, bir eylem planı"

Profesör Arıkan bu noktada 5G'nin esas önemli olan parçasına ya da neden 5G diye bir kavram olduğuna değiniyor.

"Veri artacak. Veri aslında bin misli artacak belki ve veri çekirdekte işlenecek. O zaman verinin bu kenar dediğimiz dediğimiz kısmı geçip çekirdeğe girmesi lazım. Yani aslında yine insan benzetmesine bakarsak, duyu organlarından topladığımız bilginin beyne iletilmesi gibi bir şey ama bu ölçek bakımından çok daha büyük bir olay.

Çünkü veriküre dağıtık bir sistem, çok değişik noktalardan toplanan veriler söz konusu ve onların çekirdeğe gitmesi gerekiyor. Şimdi o arada bir darboğaz olacak, şüphesiz. Ciddi bir darboğaz olacak ve 4G teknolojileri yani mevcut kablosuz haberleşme teknolojileri bu darboğazı aşmak için yetersiz.

Çünkü onlar yeterli bant genişliğine sahip değiller. Bu kadar büyük miktarda veriyi gecikmesiz ve yeterli kalitede uç noktalardan çekirdeğe taşıyacak kapasiteleri yok. Kısacası, 5G olmadan veriküre mimarisinin işletilmesi mümkün değil. 5G telekom dünyasında vizyon sahibi kurumların geliştirdikleri bir çözüm ve eylem planı."

5G kullanım senaryoları

Prof. Arıkan bunu da aşağıdaki üçgen ile anlatıyor. Üçgenin bir tarafında makineler arasındaki iletişim, diğer tarafında güvenli ve gecikmesi düşük haberleşme ve tepesinde de zengin mobil internet (genişbant) var.

"Diyelim ki bir film izliyorsunuz, video gelmesi gecikiyor, tıkanıyor hat, biraz rahatsız oluyorsunuz, ama hayati bir olay yok orada. Burada ise söz konusu olan şey tüm sistemin kusursuz çalışması, aksi halde zaten o sistemden herhangi bir fayda elde etmek mümkün değil.

Onun için 4G’nin aslında şu anda vermekte olduğu hizmetler yeterli değil. 5G üç değişik hizmet tanımlamış durumda bu söylediğimiz zor işleri yerine getirebilmek için. Bunlardan bir tanesi mevcut geniş bant mobil haberleşme hizmetinin daha da genişletilmiş kısmı, zenginleştirilmiş biçimi.

Bu tüketiciye hitap ediyor. İlk uygulamalar oyun alanında olursa şaşmamak gerek. 'Arttırılmış gerçeklik', 'Sanal gerçeklik' gibi uygulamalar olacak. Aslında bizim burada bugün toplanmamızın nedeni, endüstriyel internet diye adlandırmış olduğumuz, ekonomiye, istihdama, üretime katkısı olacak diğer uygulamalar için bugün buradayız."

5G endüstriyel uygulamalara yönelik olarak iki yeni hizmet tanımlıyor ancak standardın bu kısımları henüz tamamlanmış değil.

Bu hizmetlerden biri Nesnelerin İnterneti türü uygulamalar için tanımlanmış olan Massive Machine Type Communications (MMTC). Diğeri de  gerçek zamanlı, çok düşük gecikmeli ve çok güvenilir haberleşme gerektiren uygulamalara yönelik olarak tanımlanmış olan Ultra Reliable Low-Latency Communications (URLLC).

Bugün 4G veyahut da kablolu-kablosuz hiçbir haberleşme sistemi bu son iki haberleşme servisini içermiyor. 5G bunları getirmek iddiasında. Henüz 5G standartları da bu konuda tamamlanmış değil.

Sayısal dönüşüm yapılmak isteniyorsa, ciddi yatırım yapılması lazım

Prof. Dr. Erdal Arıkan, telekom yatırımı yapılmaması durumunda, ülkenin geride kalacağına işaret ediyor ve kamunun, bundan yarar sağlayacak olan sanayicilerin, toplum kesimlerinin bu konuyu gündemde tutması gerektiği uyarısında bulunuyor.

"Bunları söyledikten sonra şöyle özetleyebilirim: Sayısal dönüşüm önemli bir konu. Bugün herhalde tamamen ortaya konacak bu konu. Ben bunu bir kabul olarak alıyorum. Eğer bu sayısal dönüşüm yapılmak isteniyorsa, ciddi yatırımlar yapılması gerekecek. Fakat aslında şanslıyız yani telekom sektörü dediğimiz sektör dünyada 1.2 trilyon dolarlık ve günümüzde global ekonominin yüzde 1,5 - 2’si kadar bir sektör. Fakat çarpan etkisi çok büyük.

Yani aslında siz Gayri Safi Milli Hasıla’nın yüzde 10’unu vesaireyi buraya ayırmak zorunda değilsiniz. Yüzde 1’ini, 2’sini ayırdığınız zaman yıllar itibariyle 5 - 10 yıl bunu arka arkaya yaparsanız, bu sektörü aslında olması gereken noktaya getirebilir ve devam ettirebilirsiniz. Bunu yapamazsanız tabii geride kalacaksınız.

Bugün gerek sayın Çelebi’nin, gerek mütevelli heyet başkanımızın konuşmasında altı defalarca çizildi, benim tekrar etmeme gerek yok. Benim altını çizmek istediğim son nokta şu: 5G için gereken altyapı yatırımları kim tarafından yapılacak? Normal olarak bu yatırımlar mevcut telekom operatörleri, servis sağlayıcıları tarafından yapılması beklenir. Fakat şöyle bir gerçek var: Telekom servis sağlayıcıları 4G’ye yapmış oldukları yatırımları geriye alamadılar.

Telekom servis sağlayıcıları son 10 senede 10 misli daha fazla veri taşıyorlar fakat abone başına aldıkları ücret, gelir aynı kaldı ve hatta düşmüş dahi olabilir. Onun için onların ne mali güçleri bu tür yatırımları yapmaya elverişli, ne de belki gündemlerinde böyle bir şey var.

Eğer 5G bu toplumun öncelikli bir konusu ise, o zaman kamu tarafından bu tür forumlarda ele alınmalı, bundan yarar sağlayacak olan sanayiciler, toplum kesimleri tarafından bunun gündemde tutulmasının yararlı olacağını düşünüyorum."

[1] Channel polarization: A method for constructing capacity-achieving codes

[2] Ben baktım 5g’de Polar Codes icin 218 bin makale indekslenmiş : Polar Codes Konulu Akademik Makaleler

Yazarın Diğer Yazıları

Suudi Arabistan'dan Türkiye'ye 'konuşma' ambargosu mu?

Suudi Arabistan'a yapılacak sabit ya da mobil görüşmeler, Türkiye'deki son kullanıcı için 25 TL/dakika düzeyine ulaşacak

Bitcoin'de Bukele IN, Elon Musk OUT

Siyasetçi ya da taraftar toplaması gereken bir durumdaysanız, Bitcoin aleyhine laf etmeyin. Tersine davranır ve Bitcoin için olumlu konuşursanız, üstelik kendinize "teknolojiden anlar", "gelecek vizyonu var" gibi imajlar elde edebilirsiniz

WhatsApp konusunda Kişisel Verileri Koruma Kurulu neler yapıyor?

Hepimiz "KVKK'nın soruşturma açmasına" ve "neden açmadığına" odaklandık. KVKK Rekabet Kurumu'ndan 1 gün sonra, soruşturma değil inceleme açtı