Semantic communication has recently attracted significant interest from both industry and academia due to its potential to transform the existing data-focused communication architecture towards a more generally intelligent and goal-oriented semantic-aware networking system. Despite its promising potential, semantic communications and semantic-aware networking are still at their infancy. Most existing works focus on transporting and delivering the explicit semantic information, e.g., labels or features of objects, that can be directly identified from the source signal. The original definition of semantics as well as recent results in cognitive neuroscience suggest that it is the implicit semantic information, in particular the hidden relations connecting different concepts and feature items that plays the fundamental role in recognizing, communicating, and delivering the real semantic meanings of messages. Motivated by this observation, we propose a novel reasoning-based implicit semantic-aware communication network architecture that allows multiple tiers of CDC and edge servers to collaborate and support efficient semantic encoding, decoding, and interpretation for end-users. We introduce a new multi-layer representation of semantic information taking into consideration both the hierarchical structure of implicit semantics as well as the personalized inference preference of individual users. We model the semantic reasoning process as a reinforcement learning process and then propose an imitation-based semantic reasoning mechanism learning (iRML) solution for the edge servers to leaning a reasoning policy that imitates the inference behavior of the source user. A federated GCN-based collaborative reasoning solution is proposed to allow multiple edge servers to jointly construct a shared semantic interpretation model based on decentralized knowledge datasets.


翻译:语义通信最近吸引了产业和学术界的极大兴趣,因为其有可能将现有的以数据为重点的通信结构转变为更普遍智能和面向目标的语义-认知网络系统。尽管其潜力大有希望,语义通信和语义-认知网络仍然处于萌芽阶段。大多数现有工作的重点是运输和提供明确的语义信息,例如,从源信号直接识别的物体标签或特征。语义学的原始定义以及认知神经科学的最新结果表明,这是隐含的语义信息,特别是将不同概念和特征项目连接在一起的隐藏关系,在认识、传播和传递信息的真正语义含义方面起着根本作用。受这一观察的驱动,我们提出了一个新的基于推理的隐含语义的语义通信网络结构,允许多层的CDC和边缘服务器合作和支持高效率的语义模型化、分解和对终端用户的解读。我们引入了一个新的多层语义信息代表,在理解不同概念-理解性解释中,既考虑到在识别、沟通和理解性爱的层次结构中,我们提出了一种基于个人排序的逻辑推理学过程。

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