Original Title: Computing in the Sky: A Survey on Intelligent Ubiquitous Computing for UAV-Assisted 6G Networks and Industry 4.0/5.0
Source: doi.org/10.3390/drones6070177
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការគណនានៅលើលំហអាកាស៖ ការស្ទង់មតិស្តីពីការគណនាគ្រប់ទីកន្លែងដ៏ឆ្លាតវៃសម្រាប់បណ្តាញ 6G ដែលមានការគាំទ្រពី UAV និងឧស្សាហកម្ម 4.0/5.0

ចំណងជើងដើម៖ Computing in the Sky: A Survey on Intelligent Ubiquitous Computing for UAV-Assisted 6G Networks and Industry 4.0/5.0

អ្នកនិពន្ធ៖ Saeed Hamood Alsamhi (IBB University), Alexey V. Shvetsov (North-Eastern Federal University), Santosh Kumar (International Institute of Information Technology), Jahan Hassan (Central Queensland University), Mohammed A. Alhartomi (University of Tabuk), Svetlana V. Shvetsova (Far Eastern Federal University), Radhya Sahal (Hodeidah University), Ammar Hawbani (University of Science and Technology of China)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2022, Drones, MDPI

វិស័យសិក្សា៖ Telecommunications and Computer Science

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ អត្ថបទនេះដោះស្រាយបញ្ហានៃការផ្ទុក និងដំណើរការទិន្នន័យដ៏ធំដែលមានកម្រិតសមត្ថភាពគណនា និងថាមពលនៅតាមឧបករណ៍ IoT ក្នុងបរិស្ថានឆ្លាតវៃ ដោយស្នើឱ្យប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាគណនាតាមរយៈយន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAV Computing) ។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះប្រើប្រាស់វិធីសាស្ត្រពិនិត្យឡើងវិញនូវឯកសារ (Literature Review) យ៉ាងទូលំទូលាយអំពីបច្ចេកវិទ្យាគណនា UAV សម្រាប់បណ្តាញ 6G និងបរិស្ថានឧស្សាហកម្ម 4.0/5.0។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Traditional Cloud-Centric Machine Learning
ការរៀនម៉ាស៊ីនផ្អែកលើក្លោដប្រពៃណី
មានថាមពលគណនា និងទំហំផ្ទុកទិន្នន័យធំទូលាយពីមជ្ឈមណ្ឌលផ្ទុកទិន្នន័យកណ្តាលដែលអាចដំណើរការកិច្ចការធ្ងន់ៗបាន។ ទាមទារឱ្យបញ្ជូនទិន្នន័យដើមទាំងអស់ទៅកាន់ក្លោដ ដែលបណ្តាលឱ្យមានភាពយឺតយ៉ាវខ្ពស់ (High Latency) ស៊ីកម្រិតបញ្ជូនខ្លាំង និងប្រឈមនឹងបញ្ហាឯកជនភាពទិន្នន័យ។ មិនស័ក្តិសមសម្រាប់កម្មវិធី UAV ជាក់ស្តែង និងបន្ទាន់នោះទេ ដោយសារការពន្យារពេលក្នុងការឆ្លើយតប និងបញ្ហាប្រកួតប្រជែងកម្រិតបញ្ជូន។
UAV-enabled Mobile Edge Computing (MEC)
ការគណនាតាមគែមបណ្តាញដោយប្រើ UAV
នាំយកសមត្ថភាពគណនាឱ្យខិតជិតអ្នកប្រើប្រាស់ (ឧបករណ៍ IoT) ជួយកាត់បន្ថយភាពយឺតយ៉ាវ និងមានភាពបត់បែនខ្ពស់អាចហោះហើរទៅកាន់កន្លែងដែលគ្មានសេវាទូរស័ព្ទបាន។ យន្តហោះគ្មានមនុស្សបើក (UAVs) មានកម្រិតថាមពលថ្ម និងសមត្ថភាពគណនាតិចតួច ដែលធ្វើឱ្យពិបាកក្នុងការដំណើរការទិន្នន័យធំៗក្នុងពេលតែមួយ។ ជួយបង្កើនគុណភាពសេវាកម្ម (QoS) កាត់បន្ថយការប្រើប្រាស់ថាមពលរបស់ឧបករណ៍ IoT និងផ្តល់សេវាទាន់ពេលវេលាក្នុងតំបន់គ្រោះមហន្តរាយ។
Federated Learning-Empowered UAV Computing
ការគណនា UAV គាំទ្រដោយការរៀនសូត្របែបសហព័ន្ធ
ការពារឯកជនភាពទិន្នន័យ និងសន្សំសំចៃកម្រិតបញ្ជូន ដោយអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍ជាច្រើនរួមគ្នាបង្កើតម៉ូដែល AI មួយដោយមិនចាំបាច់បញ្ជូនទិន្នន័យដើម។ មានភាពស្មុគស្មាញក្នុងការសម្របសម្រួល និងត្រូវការអាល់កូរីតឹមដែលអាចទប់ទល់នឹងការរំខាន (ឧ. ពេល UAV ណាមួយអស់ថ្ម ឬដាច់ការតភ្ជាប់) រួមទាំងហានិភ័យពីការវាយប្រហារបំពុលទិន្នន័យ។ ទទួលបានភាពត្រឹមត្រូវខ្ពស់ក្នុងការសហការរៀនសូត្រ (ដូចជាការសម្គាល់មុខក្នុងសេវាដឹកជញ្ជូន) ស្របពេលរក្សាបាននូវសុវត្ថិភាព និងឯកជនភាពទិន្នន័យយ៉ាងពេញលេញ។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ឯកសារនេះគឺជាការស្ទង់មតិទូទៅ ហេតុនេះវាមិនបានបញ្ជាក់អំពីបរិមាណធនធាន (RAM, GPU) ជាក់លាក់នោះទេ ប៉ុន្តែវាបានសង្កត់ធ្ងន់យ៉ាងខ្លាំងទៅលើកម្រិតថាមពល និងសមត្ថភាពគណនារបស់ UAVs ដែលជាបញ្ហាប្រឈមចម្បង។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះគឺជាការស្ទង់មតិ (Survey) ដែលប្រមូលផ្តុំការស្រាវជ្រាវពីប្រភពផ្សេងៗគ្នានៅទូទាំងពិភពលោក ដោយមិនពឹងផ្អែកលើសំណុំទិន្នន័យជាក់លាក់ណាមួយឡើយ។ យ៉ាងណាក្តី ការស្រាវជ្រាវភាគច្រើនដែលបានលើកឡើង ត្រូវបានសាកល្បងតាមរយៈកម្មវិធីក្លែងធ្វើ (Simulation environments) និងសន្មតថាទិន្នន័យមានការបិទស្លាក (Labeled data) ត្រឹមត្រូវរួចជាស្រេច។ សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ការអនុវត្តជាក់ស្តែងទាមទារឱ្យមានការប្រមូលទិន្នន័យផ្ទាល់ពីក្នុងស្រុក (ដូចជាទិន្នន័យកសិកម្ម ទីក្រុង ឬផែនទី) ដើម្បីធានាថាម៉ូដែល AI អាចដំណើរការបានល្អក្នុងបរិបទភូមិសាស្ត្រ និងអាកាសធាតុរបស់យើង ដោយមិនលម្អៀងទៅរកទិន្នន័យពីប្រទេសអភិវឌ្ឍន៍។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

បច្ចេកវិទ្យា UAV Computing និង Edge AI ពិតជាមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការអភិវឌ្ឍវិស័យសំខាន់ៗមួយចំនួននៅក្នុងប្រទេសកម្ពុជា ជាពិសេសដើម្បីជំនួសកង្វះខាតហេដ្ឋារចនាសម្ព័ន្ធឌីជីថលតាមទីជនបទ។

សរុបមក ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃ UAV, Mobile Edge Computing និងប្រព័ន្ធបណ្តាញជំនាន់ថ្មី អាចជួយឱ្យប្រទេសកម្ពុជាលោតផ្លោះទៅកាន់បដិវត្តន៍ឧស្សាហកម្ម 4.0 ដោយដោះស្រាយបញ្ហាកង្វះខាតធនធាននិងពេលវេលាបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. ជំហានទី១៖ សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះនៃបណ្តាញឥតខ្សែ និង Edge Computing: និស្សិតគួរចាប់ផ្តើមស្វែងយល់ពីគោលការណ៍នៃ Mobile Edge Computing (MEC) និងបណ្តាញឥតខ្សែ តាមរយៈវគ្គសិក្សានៅលើ Coursera រួចសាកល្បងប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើបណ្តាញដូចជា NS-3 ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលទិន្នន័យរត់ពីឧបករណ៍ទៅកាន់ Edge។
  2. ជំហានទី២៖ អនុវត្តការសរសេរកូដសម្រាប់ Federated Learning: រៀនបង្កើតម៉ូដែល AI លើទិន្នន័យវិមជ្ឈការ (Decentralized data) ដោយប្រើប្រាស់ភាសា Python និងបណ្ណាល័យជំនាញដូចជា PySyft ឬ TensorFlow Federated ដើម្បីយល់ពីរបៀបដែលម៉ាស៊ីន (Clients) ជាច្រើនអាចរៀនរួមគ្នាដោយមិនចែករំលែកទិន្នន័យដើម។
  3. ជំហានទី៣៖ ធ្វើការក្លែងធ្វើបរិស្ថានហោះហើររបស់ UAV (UAV Simulation): ប្រើប្រាស់កម្មវិធីក្លែងធ្វើដូចជា AirSim (បង្កើតដោយ Microsoft) ឬ Gazebo រួមជាមួយ ROS ទៅសាកល្បងការហោះហើរ និងរៀបចំគន្លងហោះហើរ (Trajectory planning) របស់ UAV ជាមុន នៅក្នុងបរិស្ថាននិម្មិត មុននឹងទិញឧបករណ៍ពិតប្រាកដមកសាកល្បង។
  4. ជំហានទី៤៖ អភិវឌ្ឍក្បួនដោះស្រាយការបែងចែកធនធាន និងសហប្រតិបត្តិការហ្វូង UAV: ប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស Deep Reinforcement Learning (DRL) តាមរយៈការតម្លើងបរិស្ថានក្នុង OpenAI Gym ដើម្បីបង្កើតភ្នាក់ងារ AI ដែលអាចធ្វើការសម្រេចចិត្តយ៉ាងឆ្លាតវៃលើការប្រើប្រាស់ថាមពលថ្ម និងការបញ្ជូនភារកិច្ចគណនា (Task Offloading) រវាងឧបករណ៍កសិកម្ម IoT និងហ្វូង UAV (Multi-UAVs)។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Mobile Edge Computing (MEC) បច្ចេកវិទ្យានេះទាញយកសមត្ថភាពផ្ទុក និងដំណើរការទិន្នន័យ (កុំព្យូទ័រម៉ាស៊ីនមេ) ពីក្លោដ (Cloud) ឱ្យមកនៅជិតឧបករណ៍អ្នកប្រើប្រាស់បំផុត (ឧទាហរណ៍ បំពាក់កុំព្យូទ័រខ្នាតតូចលើដ្រូន) ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពយឺតយ៉ាវ និងមិនចាំបាច់បញ្ជូនទិន្នន័យទៅឆ្ងាយ។ ដូចជាការបើកតូបលក់ទំនិញនៅមុខផ្ទះអ្នកភូមិ ដើម្បីកុំឱ្យពួកគេត្រូវចំណាយពេលធ្វើដំណើរផ្លូវឆ្ងាយទៅទិញអីវ៉ាន់នៅផ្សារធំកណ្តាលក្រុង។
Federated Learning (FL) ជាវិធីសាស្ត្របង្រៀនបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដោយអនុញ្ញាតឱ្យឧបករណ៍នីមួយៗរៀនសូត្រពីទិន្នន័យផ្ទាល់ខ្លួន រួចបញ្ជូនតែ "ចំណេះដឹងដែលរៀនបាន" ទៅប្រមូលផ្តុំគ្នានៅកណ្តាល ដោយមិនចាំបាច់បញ្ជូន "ទិន្នន័យឯកជនដើម" ចេញក្រៅនោះទេ ដើម្បីធានាសុវត្ថិភាពទិន្នន័យ។ ដូចជាសិស្សរៀនធ្វើលំហាត់នៅផ្ទះរៀងៗខ្លួន រួចយកតែចម្លើយចុងក្រោយមកប្រៀបធៀបគ្នានៅសាលា ដោយមិនបាច់ប្រាប់ពីរឿងផ្ទាល់ខ្លួននៅផ្ទះទៅកាន់គ្រូឡើយ។
Task Offloading គឺជាដំណើរការនៃការបញ្ជូនកិច្ចការគណនាស្មុគស្មាញ និងធ្ងន់ៗ ពីឧបករណ៍តូចៗដែលខ្សោយថាមពលថ្ម និងកម្លាំងម៉ាស៊ីន (ឧ. សេនស័រ IoT) ទៅឱ្យម៉ាស៊ីនមេខាងក្រៅ (ដូចជាកុំព្យូទ័រលើដ្រូន) ដែលមានកម្លាំងខ្លាំងជាងជួយគិត និងដំណើរការជំនួស។ ដូចជាការប្រគល់លំហាត់គណិតវិទ្យាដ៏លំបាកដែលអ្នកគិតមិនចេញ ទៅឱ្យបងប្រុសដែលរៀនសាកលវិទ្យាល័យជួយគិតជំនួស រួចអ្នកគ្រាន់តែយកចម្លើយមកវិញជាការស្រេច។
Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS) ជាផ្ទាំងវត្ថុធាតុឆ្លាតវៃដែលអាចសរសេរកម្មវិធីបញ្ជាបាន ដែលមានតួនាទីចំណាំងផ្លាត និងកែសម្រួលទិសដៅរលកសញ្ញាឥតខ្សែ (សេវាអ៊ីនធឺណិត) ដើម្បីពង្រីកទំហំគ្របដណ្តប់ និងធ្វើឱ្យសេវាកាន់តែខ្លាំងនៅកន្លែងដែលសេវាទៅមិនដល់។ ដូចជាការប្រើប្រាស់កញ្ចក់ដើម្បីចំណាំងផ្លាតពន្លឺព្រះអាទិត្យ បញ្ចាំងចូលទៅក្នុងបន្ទប់ងងឹតដែលពន្លឺធម្មតាជះចូលមិនដល់អញ្ចឹងដែរ។
Cloudlet ជាមជ្ឈមណ្ឌលផ្ទុកទិន្នន័យ និងកុំព្យូទ័រខ្នាតតូច (Mini-cloud) ដែលគេបំពាក់នៅចុងកន្ទុយនៃប្រព័ន្ធអ៊ីនធឺណិត (នៅជិតអ្នកប្រើប្រាស់) ដើម្បីជួយគណនា និងផ្តល់សេវាកម្មលឿនរហ័សដោយមិនចាំបាច់រង់ចាំការឆ្លើយតបពី Cloud ធំៗ។ ដូចជាមន្ទីរពេទ្យបង្អែកខ្នាតតូចប្រចាំស្រុក ដែលអាចជួយសង្គ្រោះបឋម និងព្យាបាលជំងឺទូទៅបានលឿន ដោយមិនបាច់បញ្ជូនអ្នកជំងឺទៅមន្ទីរពេទ្យធំនៅរាជធានី។
Deep Reinforcement Learning (DRL) ជាក្បួនដោះស្រាយនៃបញ្ញាសិប្បនិម្មិត (AI) ដែលរៀនសូត្រពីការសាកល្បងខុសនិងត្រូវ (Trial and Error) នៅក្នុងបរិស្ថានជាក់ស្តែង ដើម្បីស្វែងរកយុទ្ធសាស្ត្រដែលទទួលបានលទ្ធផលល្អបំផុត ឧទាហរណ៍ ការស្វែងរកផ្លូវហោះហើររបស់ដ្រូនដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ ដូចជាការបង្ហាត់សត្វឆ្កែឱ្យចេះរើសបាល់ ប្រសិនបើវាធ្វើត្រូវ យើងឱ្យចំណី (រង្វាន់) បើវាធ្វើខុស យើងមិនឱ្យចំណី រហូតទាល់តែវាចេះធ្វើកិច្ចការនោះបានល្អឥតខ្ចោះ។
Internet of Everything (IoE) ជាបណ្តាញរួមបញ្ចូលគ្នាដ៏ធំ ដែលតភ្ជាប់មិនត្រឹមតែឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងតភ្ជាប់មនុស្ស ទិន្នន័យ និងដំណើរការផ្សេងៗចូលគ្នា ដើម្បីធ្វើឱ្យបរិស្ថានជុំវិញខ្លួនមានភាពវៃឆ្លាត និងអាចធ្វើការឆ្លើយតបគ្នាទៅវិញទៅមកដោយស្វ័យប្រវត្តិ។ ដូចជារាងកាយមនុស្ស ដែលមានប្រព័ន្ធសរសៃប្រសាទភ្ជាប់ទំនាក់ទំនងរវាងខួរក្បាល (ទិន្នន័យ) សរីរាង្គ (ឧបករណ៍) និងសកម្មភាព (ដំណើរការ) ដើម្បីឱ្យរាងកាយទាំងមូលធ្វើចលនាបាន។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖