En esta serie, Samsung Newsroom presenta a expertos en tecnología de los centros de I+D de Samsung de todo el mundo para que conozcan el trabajo que realizan y la forma en que están mejorando directamente la vida de los consumidores.

El quinto experto entrevistado para la serie es Ratnakar Rao V R, quien dirige al Equipo Beyond 5G en el Instituto de I+D de Samsung en India, Bangalore (SRI-B). Rao pronto cumplirá una década en SRI-B y la mayor parte de su experiencia se ha centrado en la investigación y el desarrollo de tecnologías de comunicación inalámbrica como 4G y 5G. Ve su entrevista a continuación para conocer las tecnologías prometedoras en las que Rao y su equipo han estado trabajando.

P: El software de sistemas avanzados desempeña un papel crucial en la activación de todo tipo de tecnologías desarrolladas para ofrecer mejores experiencias a los usuarios, ¿cómo ha influido la investigación en IA aplicada en su trabajo en el campo de las comunicaciones?

Tradicionalmente, todos los sistemas de comunicación celular se han implementado utilizando modelos matemáticos basados estrictamente en reglas. Sin embargo, esto ahora está cambiando en la era 5G debido a algunos factores clave.

En primer lugar, dado que una sola red tiene que atender una serie de diversos casos de uso simultáneamente, dichos sistemas no pueden funcionar al máximo de sus capacidades si se implementan basándose únicamente en el modelado tradicional. En segundo lugar, los avances en los algoritmos de computación y las arquitecturas de procesadores están facilitando la ejecución de modelos de IA y aprendizaje automático en una gama más amplia de dispositivos. En tercer lugar, las redes inalámbricas están virtualizándose y dividiéndose en microservicios que se ejecutan en la nube. Las capacidades de IA en el dispositivo también están agregándose a los terminales inalámbricos. Desde el 5G, las redes estarán estrechamente integradas con las aplicaciones, por lo que será necesario que sean más conscientes del contexto de los usuarios y las aplicaciones para poder ofrecer experiencias de red personalizadas para todos.

Estos factores habilitan y exigen un uso más amplio de la IA y el aprendizaje automático en las redes y terminales inalámbricos de próxima generación.

P: ¿Puede presentar brevemente el SRI-B y el tipo de trabajo que se realiza allí?

El Instituto de I+D de Samsung en Bangalore (SRI-B) estableció cinco Centros de Excelencia (CoEs) con las áreas de enfoque de Comunicación, Cámara y Multimedios, IA en el Dispositivo, IoT y Servicios. El SRI-B tiene experiencia en la ejecución de proyectos desde la investigación hasta la etapa de mercado en cada una de estas áreas y cada año realiza contribuciones impactantes a las líneas de productos de Samsung respaldadas por estos CoEs.

En el CoE de Comunicaciones, el SRI-B cuenta con equipos dedicados que trabajan en terminales móviles, desarrollo de RAN/núcleo de red y estándares inalámbricos. La fuerte sinergia entre estos equipos ha dado como resultado el establecimiento de una experiencia de dominio de un extremo a otro. Además de esto, recientemente hemos sembrado una investigación de comunicación avanzada en un intento por hacer contribuciones impactantes a la evolución de Beyond 5G y 6G.

P: ¿En qué tipo de trabajo enfocado en la comunicación está participando su equipo ahora?

En primer lugar, nuestro equipo se especializa en radio, protocolos de redes de datos y software de sistema de módem integrado, creamos la experiencia de radio 5G para diferentes mercados de todo el mundo. Además nos enfocamos en el desarrollo de productos de terminales móviles 5G para una variedad de mercados mundiales.

En segundo lugar, estamos comprometidos con la investigación y el desarrollo de protocolos de comunicación. Parte de este trabajo se convierte en productos Samsung, como funciones y soluciones diferenciadoras, el resto está dirigido a la creación de estándares y a la implementación de IPs (propiedades intelectuales) pertenecientes a los sistemas Beyond 5G y 6G.

P: ¿Cómo espera que la era Beyond 5G cambie la forma en que los usuarios interactúan con la tecnología en sus vidas diarias?

Los primeros lanzamientos de red 5G no autónoma han desbloqueado una gran cantidad de espectro no utilizado hasta ahora en bandas medias y altas, además, han permitido reusar el espectro 4G existente para su uso con 5G; por lo tanto, está en marcha la transición a un sistema de comunicación de muy alta capacidad.

Esta enorme adición de capacidad habilitará a más usuarios a conectar más dispositivos a Internet y a llevar los beneficios de la conectividad a las masas que viven en áreas rurales. Para los usuarios habituales, estos beneficios serán evidentes en términos de transmisión de muy alta resolución, descargas y cargas más rápidas y juegos interactivos en tiempo real. De igual forma, tendrán experiencias de realidad mixta en transmisión de video y videollamadas.

Las mejoras posteriores a 5G en los próximos años desbloquearán el entretenimiento informativo para el consumidor y muchos otros casos de uso. Por ejemplo, las funciones de bajo consumo de energía y bajo ancho de banda de los dispositivos de IoT ayudarán los servicios públicos, la industria agrícola y las plantas a automatizarse para lograr una mayor eficiencia. Del mismo modo, la red 5G basada en satélites proporcionará una cobertura ubicua en todo el mundo. Las optimizaciones altamente confiables y de baja latencia aplicadas a las redes 5G también habilitarán una mejor entrega remota de servicios, como atención médica y educación.

P: ¿Cuál es el logro de SRI-B en el campo de las comunicaciones del que está más orgulloso?

En SRI-B estamos orgullosos de haber desempeñado un papel fundamental en el lanzamiento de los primeros smartphones 3G, 4G y 5G del mundo. Recientemente, el SRI-B ha habilitado la agregación autónoma de 5G y operadores 5G en terminales móviles para uso comercial, ha desarrollado el software de red 4G y 5G y ha ayudado a establecer los recursos de MC-PTT (Mission Critical Push to Talk).

SRI-B también ha sido una potencia de IP durante varios años. Cada año, los ingenieros de SRI-B crean una serie de IPs de distintos dominios. Hemos creado más de 200 IPs de implementación en el área de la comunicación inalámbrica y más de 100 IPs estándar esenciales en las áreas de 4G y 5G.

P: ¿Cómo la colaboración con otros institutos, como Samsung Research America, Instituto de I+D de Samsung del Reino Unido y Samsung Research en Corea, complementa su trabajo y sus recursos de investigación?

Hemos trabajado en estrecha colaboración con Samsung Research en el desarrollo de tecnología temprana y en la realización de 5G y ahora estamos colaborando en el desarrollo de la naciente tecnología 6G. Creo firmemente que pueden desbloquearse mucho potencial mediante una mayor colaboración entre el SRI-B y los equipos de Samsung Research America y el Instituto de I+D de Samsung en Reino Unido.

SRI-B tiene un grupo muy grande de ingenieros de comunicación, incluyendo innovadores y expertos en el dominio. Por lo tanto, es posible crear equipos de alta calidad y ejecutar la investigación con prontitud. Estamos explorando activamente estas posibilidades e interactuando con líderes de I+D en centros de investigación globales para habilitar innovaciones revolucionarias.

P: ¿Cómo se está aplicando la IA y el aprendizaje automático a la tecnología de comunicación inalámbrica Beyond 5G y 6G? ¿Cómo espera que evolucionen estas combinaciones de tecnología en el futuro?

Existe un consenso generalizado de que la IA y el aprendizaje automático tendrán una influencia significativa en la gestión de la red y de los recursos de radio para las redes Beyond 5G y 6G. Imaginamos que las aplicaciones de IA y aprendizaje automático están presentes en la IA a nivel de bloque, la IA procedimental y la IA del software del sistema y estamos investigando activamente en este sentido.

• IA a nivel de bloque: se podría agregar un bloque específico en la terminal o la red con IA/aprendizaje automático sin afectar al resto del sistema, lo que resulta en mejoras de rendimiento y/o ahorros de computación. Por ejemplo, un decodificador de canal podría decidir terminar las iteraciones del decodificador con antelación si es capaz de predecir si la decodificación del bloque eventualmente pasará o fallará.
• IA procedimental: aquí es donde al menos dos entidades en el sistema de un extremo a otro intercambian información para habilitar un uso preciso de la IA y las técnicas de aprendizaje automático. Es necesario intercambiar metadatos entre el terminal y la red para que un codificador o decodificador automático funcione dentro de un margen de error; otro ejemplo es la gestión de la movilidad para terminales.
• IA de software del sistema: la mayoría de las entidades en los sistemas de comunicación de próxima generación tendrán que operar en varios modos. El software integrado del sistema debe poder ampliar o reducir los recursos del sistema de forma muy dinámica. Se espera que el software del sistema integrado asistido por IA aprenda los requisitos específicos del contexto y se adapte en consecuencia.

P: Usted es un miembro senior del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE). ¿En qué tipo de actividades involucra ese rol? ¿Cómo su puesto en el IEEE orienta su trabajo?

En este puesto, doy conferencias y charlas invitadas sobre diversos temas de tecnología para las comunidades de estudiantes, además de enseñar a las fraternidades en las universidades regionales de ingeniería. El puesto también me ha permitido sembrar nuevos elementos de estudio internamente, lo que nos permite iniciar nuevas colaboraciones con comunidades de estudiantes y facultades de universidades de renombre.

El objetivo es influir en la mayor cantidad de personas posible para perfeccionar su experiencia en el dominio y realizar investigaciones avanzadas en el campo de las comunicaciones. También represento a Samsung en varias charlas y discusiones con la industria, el gobierno y el mundo académico. Mis interacciones me ayudan a estar en contacto con las últimas tendencias en varias áreas adyacentes a mi área de especialización.

De igual forma, animo a los miembros de mi equipo a publicar sus resultados en conferencias y revistas destacadas. Este año y el año pasado, hemos publicado más de 20 artículos en varios foros destacados.

En esta serie, Samsung Newsroom presenta a expertos en tecnología de los centros de I+D de Samsung de todo el mundo para que conozcan el trabajo que realizan y la forma en que están mejorando directamente la vida de los consumidores.

El cuarto experto de la serie es Evgeny Pavlov, Líder del Laboratorio de Software de Sistemas Avanzados del Instituto de I&D de Samsung en Rusia (SRR). En 2020, Pavlov fue nombrado líder de su laboratorio tras 9 años de trabajo dedicado en técnicas avanzadas para el análisis de programas en el SRR.

Entre los sistemas que en los que Pavlov trabaja está  System (SW), un software que fue diseñado para proporcionar una base para otro software, como el Sistema Operativo (SO) que se utiliza en smartphones, los marcos de trabajo para aplicaciones basadas en IA, herramientas para desarrolladores y más. System SW es responsable de la comunicación entre el software y el hardware aplicados. Continúa leyendo para obtener más información sobre la investigación crucial que Pavlov y su equipo llevan a cabo en SRR.

P: Los resultados de la investigación sobre IA y aprendizaje automático son de importancia clave para diseñar y optimizar todo tipo de tecnologías. ¿Qué papel desempeña la investigación de software de sistemas en la activación adicional de estas tecnologías?

La investigación de System SW ahora desempeña un papel muy importante en el aprendizaje automático, aunque es posible que no sea visible para el usuario final. En primer lugar, los marcos de trabajo de aprendizaje automático no siempre funcionan de manera óptima en hardware y procesadores de uso general, por lo que deben optimizarse para que se tengan en cuenta varios recursos de hardware y utilicen extensiones adicionales de la unidad central de procesamiento (CPU).

Además, las últimas tendencias en la industria de la inteligencia artificial (IA) incluyen la integración de unidades de procesamiento especializadas para la aceleración de redes neuronales. De igual forma, muchas empresas han estado desarrollando recientemente aceleradores especializados para redes neuronales llamados unidades de procesador neuronal (NPU). Para el procesamiento óptimo de un modelo de aprendizaje automático, es necesario transformar el modelo de red neuronal en un conjunto de instrucciones para este acelerador.

Estas conversiones de modelos de redes neuronales generalmente se automatizan mediante un compilador de redes neuronales, ya que se requiere una comprensión profunda de la arquitectura de NPU para el desarrollo de estos compiladores. Esto significa que nosotros, los desarrolladores de System SW, estamos involucrados en su creación, ya que tenemos un conocimiento profundo de cómo funciona el hardware de la computadora.

En otras palabras, gracias a este cambio en los requisitos de la industria, el enfoque de los ingenieros de System SW está moviéndose desde la optimización de programas de propósito general hacia la optimización de programas basados en inteligencia artificial y aprendizaje automático.

P: ¿Podría presentarnos brevemente el Instituto de I&D de Samsung en Rusia (SRR) y el tipo de trabajo que realiza?

En estos días, en SRR, estamos enfocándonos en desarrollar nuestra experiencia y capacidades en tres áreas principales de I+D: solución de sensor, imágenes de IA y System SW. El SRR tiene experiencia integral en I+D de sensores, que incluye el desarrollo de hardware y algoritmos, así como la comercialización específicamente para soluciones biométricas y de cuidados de la vida. El SRR ha estado profundamente involucrado en el desarrollo de la biometría del iris, la cara y las huellas dactilares, así como en la estimación de la composición corporal para smartwatches. De igual forma, el instituto también contribuyó al fortalecimiento de las conocidas funciones Super Slow Motion (Super Cámara Lenta) y Night Mode (Modo Nocturno) en las cámaras de los smartphones mediante el desarrollo constante de la sinergia entre la óptica y la IA dentro del área de imágenes de IA.

Creo que System SW es una de las áreas de investigación más prometedoras que se están llevando a cabo en SRR en este momento. Basándonos en nuestro profundo conocimiento de varios hardwares y sistemas operativos (SO), al igual que en nuestra sólida mano de obra de ingeniería, hacemos todo lo posible para ser un proveedor de tecnología central de System SW para toda la empresa.

P: Siguiendo los logros dentro del Laboratorio Avanzado de System SW en SRR, ¿en qué están trabajando en este momento?

Estamos llevando a cabo una extensa investigación sobre posibles nuevas direcciones para nuestro equipo de System SW con el fin de comprender las últimas tendencias del área que puedan reemplazar las técnicas tradicionales de System SW en un futuro próximo.

Nuestro laboratorio también está trabajando actualmente en un proyecto relacionado con la habilitación de la infraestructura vRAN escalable de 5G para ser compatible con múltiples tipos de redes, así como otros proyectos relacionados con tecnologías de compilación para Android y Tizen OS, desarrollo avanzado de SO y la producción del Kit de Desarrollo de Software (SDK) para la IA On-Device.

Además de liderar el laboratorio de System SW Avanzado, actualmente también estoy liderando un proyecto de SRR para la plataforma de IA On-Device llamada ONE, u On-Device Neural Engine. Este proyecto está desarrollándose en colaboración con el Laboratorio On-Device en Samsung Research, y Samsung mantiene un aspecto importante de este proyecto como una iniciativa de código abierto ubicada en github.com.

P: La IA On-Device y las tecnologías avanzadas de System SW son cruciales para brindar a los usuarios experiencias móviles sólidas e innovadoras. ¿Podría explicarnos un poco más sobre por qué es así, y la dirección de la investigación que han tomado en el Laboratorio de System SW Avanzado?

System SW desempeña un papel clave en el funcionamiento de la aplicación y la experiencia del usuario. System SW es la capa inferior que se encuentra entre el hardware de un dispositivo y las aplicaciones del usuario, lo que significa que es la base para el resto del software. Es posible que los usuarios no vean System SW en acción, ya que sus interacciones con sus aplicaciones móviles están relegadas a simplemente a la interfaz, pero bajo el capó de tus aplicaciones favoritas hay muchas capas de lógica de programa. Por ejemplo, administrar el reconocimiento de un toque para la pantalla en el núcleo del sistema y luego dibujar una ventana correspondiente a través de la biblioteca de gráficos. Si hay un retraso en cualquiera de estos niveles de reconocimiento, todo el rendimiento del sistema se ve afectado, pudiendo afectar también la experiencia del usuario. Por lo tanto, System SW incluye requisitos especiales para el consumo de memoria y la latencia.

La capacidad de integrar aceleradores de hardware especializados en dispositivos móviles ha influido en gran medida en el desarrollo de aplicaciones basadas en IA. Esta integración perfecciona la calidad de la imagen, el bloqueo de dispositivos biométricos, los teclados predictivos y más, tecnologías a las que los usuarios están tan acostumbrados en estos días que sería difícil imaginar un dispositivo móvil sin ellas. El mayor desarrollo de los aceleradores está destinado a hacer que nuestros dispositivos móviles sean aún más inteligentes, más fáciles de usar, y abrirá nuevas posibilidades para las aplicaciones de IA que, anteriormente, solo podrían haber sido soñadas en películas de ciencia ficción.

System SW también puede perfeccionarse utilizando estas tecnologías basadas en IA para la personalización de un dispositivo móvil a un usuario específico, proporcionando configuraciones adaptables según la ubicación del usuario, el comportamiento y los estándares de uso del dispositivo. Nuestro equipo participa activamente en dicha investigación sobre la mejora de System SW mediante el uso de tecnologías de IA en el dispositivo. 

P: ¿Cuáles cree que son los principales beneficios para el usuario que se derivan de la incorporación de tecnologías de IA On-Device en los dispositivos móviles?

La IA On-Device es una tecnología relativamente nueva y está estrechamente relacionada con la creciente popularidad de las aplicaciones basadas en IA. Inicialmente, dichas aplicaciones se ejecutaban utilizando un servidor de alto rendimiento en la nube donde se realizaban todos los cálculos complejos, pero tanto el crecimiento del rendimiento del procesador móvil como la integración de aceleradores de hardware especializados han hecho posible ahora desarrollarse aplicaciones de IA para ejecutarse directamente en un dispositivo móvil, no un servidor.

La ejecución de redes neuronales en el dispositivo para aplicaciones de IA tiene una serie de ventajas para los usuarios. En primer lugar, se reduce el tiempo de respuesta a los usuarios que disfrutan de su aplicación, pues ya no es necesario enviar datos al servidor para después esperar el resultado; en segundo lugar, se mantiene la privacidad de los datos ya que todo el procesamiento se realiza en el dispositivo y, en tercer lugar, estas aplicaciones pueden ejecutarse incluso sin conexión a Internet.

▲ Investigadores del Instituto de I&D de Samsung en Rusia

P: ¿Cómo su proceso de desarrollo de ideas, tanto a nivel interno como con empresas y universidades nacionales, sirve para, en última instancia, brindar mejores experiencias a los usuarios?

En SRR, somos proactivos en el seguimiento de las últimas tendencias en áreas relevantes, realizamos seminarios internos, intercambiamos experiencias, interactuamos con otros equipos y desarrollamos nuestras pruebas de conceptos. Este intercambio de experiencias se produce principalmente en eventos informales, en almuerzos o en la cocina, y muchas veces arroja resultados muy interesantes. También realizamos brainstorms con regularidad para generar nuevas ideas. Una de las últimas sesiones que realizamos estuvo relacionada con el desarrollo futuro de un proyecto de máquina virtual de bajo nivel de código abierto (LLVM), en el que generamos alrededor de 30 ideas diferentes y, después de filtrar internamente, elegimos tres de las áreas más prometedoras que estoy seguro de que están preparadas para expandir nuestra competencia y que serán útiles en el futuro para el negocio de Samsung.

Además de las interacciones con otros equipos dentro de SRR, nuestro centro de investigación organiza seminarios externos y talleres conjuntos en los que compartimos experiencias, discutimos las tendencias actuales y compartimos ideas para los desafíos tecnológicos existentes. Aquí en Rusia, tenemos la suerte de contar con un grupo muy sólido de programadores de sistemas, gracias al énfasis puesto en el desarrollo de System SW en la etapa universitaria.

P: ¿Cuáles cree que son las principales tendencias dentro de su industria en este momento? ¿Cómo las ha ido incorporando a la investigación que hace en SRR?

Creo que System SW se optimizará cada vez más mediante la adopción del aprendizaje automático. Esto nos permitirá centrarnos en tareas más complejas y deshacernos de aquellas rutinas de optimización. Smart System SW nos permitirá lograr el mejor desempeño en el procesamiento de la información.

Además, IA On-Device no solo hará que nuestros dispositivos móviles sean más inteligentes, también lo hará con wearables, lo que en última instancia conducirá al uso generalizado de la IA en todo tipo de dispositivos. La conexión de estos dispositivos inteligentes requerirá métodos de comunicación de alta velocidad que aprovechen tecnologías de comunicación como 5G y, más allá, que tengan la capacidad de equilibrar dinámicamente la carga entre los nodos de computación de la red. Esta dirección de la investigación también se está explorando activamente en nuestro laboratorio.

En el siguiente episodio se podrá encontrar una entrevista con Ratnakar Rao, un experto en sistemas de comunicaciones avanzadas de Samsung I+D India, Bangalore.

En esta serie, Samsung Newsroom presenta a expertos en tecnología de los centros de I+D de Samsung de todo el mundo para que conozcan el trabajo que realizan y la forma en que están mejorando directamente la vida de los consumidores.

El tercer experto de la serie es Bin Dai, ingeniero del laboratorio de Inteligencia Artificial (IA) en el Instituto de I+D de Samsung China – Pekín (SRC-B). Dai se incorporó al SRC-B en 2020 para unirse a sus colegas en el trabajo de compresión de redes y diseño e investigación de modelos de dispositivos. Continúa leyendo para saber más sobre las innovadoras tecnologías que Dai y su equipo están desarrollando en el SRC-B.

P: Las tecnologías basadas en la IA, incluyendo el PNL (Procesamiento del Lenguaje Natural) y la inteligencia acústica, son áreas de investigación de vanguardia que abren constantemente nuevos caminos. Pero, ¿qué papel desempeña la oferta de investigación básica que ofrece el aprendizaje automático como trasfondo de estas innovaciones?

El aprendizaje automático desempeña un papel crucial a la hora de llevar todo tipo de tecnologías directamente a los usuarios. La visión computacional y el reconocimiento del habla son dos de las áreas más exitosas que utilizan actualmente la IA. Sin embargo, los algoritmos de IA existentes requieren enormes recursos de computación, lo que dificulta la implementación de algoritmos de última generación en los dispositivos móviles. Para solucionar este problema, nuestro Laboratorio de Inteligencia Artificial está trabajando en la producción de modelos diminutos con un potente rendimiento, desde una perspectiva teórica y práctica. De este modo, nuestro núcleo de investigación está destinado a innovar todo tipo de tecnologías basadas en la IA.

P: ¿Podría presentar brevemente el Instituto de Investigación de Pekín y el tipo de trabajo que realiza?

El SRC-B es uno de los centros avanzados de I+D de Samsung Electronics y se creó en 2000, siendo el primer centro de I+D de Samsung que se estableció en China. El SRC-B se centra en tecnologías innovadoras y se especializa en inteligencia artificial (IA) y telecomunicaciones de próxima generación, desde el aprendizaje automático, la visión computacional, el procesamiento del lenguaje y la inteligencia de voz hasta la estandarización del 3GPP, entre otros. También promovemos estrechas colaboraciones entre la industria y el mundo académico. En abril de 2019, se creó el AI Lab para centrarse en la investigación fundamental del aprendizaje automático, y buscamos continuamente formas de aplicar los resultados de nuestras investigaciones a los productos de Samsung.

P: Tras el éxito de su investigación principal y otros logros, ¿en qué está trabajando actualmente?

El objetivo del SRC-B es encontrar la mejor manera posible de mejorar la precisión de un algoritmo de inteligencia artificial, reduciendo al mismo tiempo la complejidad de los cálculos y los recursos utilizados para ello. Con el fin de lograr estos objetivos, estamos trabajando en dos temas de investigación que permiten realizar predicciones precisas con menos datos: las redes equivariantes, que forman parte del aprendizaje profundo geométrico y la inferencia dinámica. Hay muchos tipos de simetrías en los conjuntos de datos de visión computacional que son capaces de proporcionar una medición precisa de la profundidad de los ojos humanos, como las nubes de puntos de imágenes y LiDAR. Con una red equivariante, estas simetrías se tienen en cuenta al diseñar la red. De este modo, se consigue un mejor rendimiento con menos recursos, ya que se tiene en cuenta específicamente la estructura intrínseca del conjunto de datos.

La inferencia dinámica es también una dirección de investigación muy interesante. A diferencia de los métodos convencionales que utilizan una arquitectura fija para todas las muestras de datos, la inferencia dinámica puede decidir de forma adaptativa cuántos recursos utilizar para cada muestra de datos. Así, utiliza menos recursos computacionales para las muestras sencillas y más recursos para las difíciles, por lo que el promedio de recursos computacionales empleados puede reducirse considerablemente.

P: La investigación fundamental de la IA ha potenciado todo tipo de aplicaciones para el usuario, desde la visión computacional hasta el reconocimiento del habla. ¿Podría explicarnos un poco más el porqué de esto y la dirección de la investigación que usted y el AI Lab han tomado para optimizar las experiencias móviles?

En esta era de Internet, los datos nos inundan por todas partes. Donde hay datos, hay conocimiento y los algoritmos de IA son la mejor herramienta para descubrir esta información que se esconde detrás de los datos y utilizarla para mejorar nuestras vidas.

Hemos desarrollado un algoritmo de compresión de redes basado en la teoría del cuello de botella de la información —que postula que los detalles extraños pueden eliminarse de los datos de entrada ruidosos como si pasaran por un cuello de botella— que se aplicó a múltiples tareas, como el reconocimiento de videos, la segmentación de imágenes y la traducción automática. También colaboramos activamente con otros laboratorios del SRC-B para desarrollar algoritmos de IA más potentes, como las soluciones de búsqueda de Neural Architecture Search (NAS) y Once-For-All (OFA). 

P: ¿Cuáles son los principales beneficios para el usuario de la incorporación de todas las tecnologías móviles de base con tecnologías de IA centradas en el aprendizaje automático?

Las tecnologías de IA basadas en el aprendizaje automático pueden mejorar drásticamente la vida de los usuarios de tres maneras fundamentales. En primer lugar, hay muchas funciones prácticas que simplemente no pueden funcionar sin las tecnologías de IA. Por ejemplo, el sistema de preguntas y respuestas automáticas en los dispositivos móviles tiene que ser impulsado por algoritmos de IA. Otros métodos más tradicionales sólo son capaces de manejar preguntas muy limitadas y predefinidas.

En segundo lugar, las técnicas de IA pueden mejorar significativamente el rendimiento de muchas aplicaciones en comparación con su rendimiento cuando se aprovechan únicamente las tecnologías convencionales. Por ejemplo, tras aplicar redes neuronales profundas a la función de procesamiento de señales de imagen (ISP) de una cámara, la calidad de las fotos tomadas mejora considerablemente.

En tercer lugar, las tecnologías de IA son capaces de proporcionar servicios que los usuarios antes ni siquiera sabían que necesitaban. Por ejemplo, la IA es capaz de desarrollar un software específico para el usuario basado en sus preferencias concretas, lo que significa que la experiencia del usuario con el dispositivo puede mejorar continuamente.

▲ Investigadores del Instituto Samsung de I+D de China – Pekín

P: ¿Cómo se integra su trabajo con el que realiza el resto del Instituto de I+D de Samsung China – Pekín, u otros Institutos de todo el mundo? ¿Cómo se conjuga para hacer más cómoda la vida de los usuarios?

Colaboramos constantemente con los demás equipos del SRC-B. Recientemente trabajamos con nuestro equipo de Computación Visual para aplicar nuestro algoritmo de compresión basado en el cuello de botella de la información a las tareas de reconocimiento de video y de segmentación humana, lo que ha dado como resultado una reducción significativa del tamaño de los modelos sin ninguna disminución del rendimiento. En 2021, participamos en el concurso de Búsqueda de Arquitectura Neural (NAS) de la Conferencia sobre Visión por Ordenador y Reconocimiento de Patrones (CVPR) como un equipo con esta solución, y ganamos el primer lugar.

Igualmente, colaboramos con nuestro equipo de Language Intelligence para comprimir su modelo de traducción automática, lo que facilita la comercialización de su aplicación.

También creemos que podemos obtener mejores resultados de investigación y aplicación si seguimos comunicándonos, debatiendo y colaborando con los centros de IA de todo el mundo.

P: ¿Cuáles considera que son las principales tendencias de su sector actualmente? ¿Cómo las ha incorporado a la investigación que lleva a cabo en el Instituto de I+D de Samsung China – Pekín?

Hay muchos temas de tendencia en nuestro campo en este momento. El diseño de arquitecturas de red eficientes, el aprendizaje autosupervisado y las redes neuronales gráficas son sólo algunos ejemplos.

Nos centramos en la compresión de redes y en el diseño de modelos minúsculos, que en última instancia son útiles para las aplicaciones en dispositivos móviles. Hay muchos dispositivos móviles, como los smartphones, que poseen recursos computacionales muy limitados, lo que significa que es imposible desplegar en ellos los enormes modelos diseñados para los servicios. Por ello, mi equipo se centra en diseñar modelos adecuados para estos dispositivos.

Hay diferentes maneras de conseguir este tipo de modelos livianos y poderosos. Por ejemplo, la depuración de redes, la cuantificación, la destilación de conocimientos, la búsqueda de arquitecturas de redes neuronales y la inferencia dinámica, todas son algunas de las áreas de la industria en las que nos estamos centrando ahora mismo para conseguirlo.

P: ¿Cuál ha sido el logro del Instituto de I+D de Samsung China – Pekín del que se siente más orgulloso hasta ahora?

Desarrollado en colaboración con nuestro equipo de investigación en comunicaciones, diseñamos algoritmos de IA para la comunicación inalámbrica. Esta solución consiguió el primer puesto en la competencia de IA para comunicaciones inalámbricas (WAIC) de este año, que es el evento oficial de 5G+AI en China, en la que participan más de 600 equipos de todo el mundo y que está organizada por la Academia China de Tecnología de la Información y la Comunicación (CAICT). Estoy orgulloso de este logro y siento que valida mi creencia de que la 5G combinada con la IA es una dirección de investigación con gran potencial.

En el siguiente episodio conocerás una entrevista con Evgeny Pavlov, experto en software de sistemas del Instituto de I+D de Samsung en Rusia (SRR).

En esta serie, Samsung Newsroom presenta a expertos en tecnología de los centros de I&D de Samsung en todo el mundo para conocer más sobre el trabajo que realizan y las formas en las que están mejorando directamente la vida de los consumidores.

El segundo experto de la serie es Lukasz Slabinski, Líder del Equipo de Inteligencia Artificial del Instituto de I&D de Samsung de Polonia (SRPOL). Slabinski se incorporó a SRPOL en 2013 como Ingeniero Sénior y, tras ocho años de trabajo dedicado, ahora dirige el Equipo de IA del instituto. Continúa leyendo para saber más sobre la emocionante innovación con la que Slabinski y su equipo están involucrados en SRPOL.

Se sabe que diseñar soluciones para el campo del reconocimiento de voz es muy complejo. Al trabajar en tecnologías relacionadas con el lenguaje, ¿qué desafíos han encontrado y cómo los han superado?

R: En mi opinión, las tecnologías relacionadas con el lenguaje son mucho más complejas que cualquier otra. La humanidad se comunica en casi 7.000 idiomas en constante evolución y están subdivididos en un sinfín de acentos y dialectos. Además, el lenguaje humano es menos objetivo que una imagen, la cual puede describirse en fórmulas matemáticas. Las personas codifican sus pensamientos como un conjunto de sonidos o caracteres en un mensaje, que luego debe ser decodificado e interpretado por otros. Debido a que cada fase de este proceso es personal, creativa y no determinista, la comunicación humana basada en el lenguaje es muy compleja y ambigua. Así, por un lado, podemos disfrutar de hermosas poesías y chistes divertidos, y por otro, sufrir ocasionalmente con malentendidos.

Las personas de I&D que trabajan en el Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP) a menudo alcanzan sus propias limitaciones humanas. Incluso nos encontramos con problemas para comunicarnos claramente con los compañeros en el trabajo o la familia en casa. Entonces, ¿cómo un ingeniero que habla dos idiomas puede diseñar y codificar un sistema de traducción automática para 40 idiomas diferentes? Resolvemos esta paradoja utilizando tecnologías de aprendizaje automático.

Durante el proceso conocido como “entrenamiento”, automáticamente extraemos estándares generales basados en ejemplos de nuestros conjuntos de datos y los memorizamos en forma de modelo. Para construir un sistema de traducción automática, entrenamos a una red neuronal para mapear una oración en diferentes idiomas con base en millones de ejemplos, todos cuidadosamente recopilados y refinados de antemano. Suena fácil, pero aquí nos enfrentamos a tres desafíos fundamentales.

El primero es el diseño de una arquitectura de modelo de aprendizaje automático adecuada capaz de memorizar y generalizar suficientes estándares de lenguaje para problemas determinados, como traducción automática, análisis de sentimientos, resumen de texto y otros.

El segundo desafío es la preparación de una cantidad suficiente de datos de entrenamiento, ya que los sistemas de aprendizaje automático pueden reconocer y memorizar sólo los estándares presentados en el conjunto de datos de entrenamiento.

El reto final es la implementación de un modelo de aprendizaje automático ya capacitado en una nube dedicada o en una plataforma en el dispositivo.

Abordamos estos desafíos aprovechando la vasta experiencia de nuestros ingenieros, los enfoques sofisticados para la recopilación de datos y mediante la constante experimentación con las arquitecturas de aprendizaje automático de última generación.

P: ¿Podría presentar brevemente a su Equipo de IA, el Instituto de I&D de Samsung en Polonia (SRPOL) y el tipo de trabajo que se lleva a cabo allí?

R: El SRPOL es uno de los centros internacionales de I&D de software más grandes de Polonia. Está ubicado en dos ciudades: Varsovia, la capital de Polonia, y Cracovia, que es un importante centro tecnológico en su región. Colaboramos estrechamente con startups, universidades e instituciones de investigación locales.

La misión del Equipo de IA en SRPOL es crear funciones, herramientas y servicios basados en IA capaces de facilitar y enriquecer vidas humanas. Nos centramos en las áreas de NLP e Inteligencia de Audio, pero también poseemos experiencia en muchas especialidades diferentes, incluyendo los sistemas de recomendación, el posicionamiento en interiores, el análisis visual y la realidad aumentada (AR).

P: Como Líder del Equipo de IA del Instituto de Polonia desde 2018, ha supervisado una gran cantidad de proyectos con y sin el enfoque de NLP. ¿En qué está trabajando ahora con su equipo?

R: Con respecto al área de NLP, continuamos nuestra trayectoria que comenzó hace más de 10 años con el desarrollo de sistemas como la Traducción Automática y los Sistemas de Diálogo, incluida la Respuesta a Preguntas y el Análisis de Texto. Trabajamos tanto en servicios escalables y potentes basados en la nube como en aplicaciones de dispositivos que funcionan rápidamente y sin conexión.

Inteligencia de audio es un área más novedosa para nosotros. Comenzamos a enfocar nuestras capacidades de investigación en este rubro hace varios años, pues ha comenzado a ganar importancia. Actualmente trabajamos en el reconocimiento, separación, mejora y análisis de sonido. Durante nuestro trabajo, tenemos en cuenta todos los niveles de procesamiento de audio, desde la comprensión de la escena acústica hasta el ajuste fino de los algoritmos de audio integrados en dispositivos con recursos de hardware muy limitados, como los audífonos inalámbricos.

P: Sus enfoques tecnológicos incluyen NLP, la extracción de datos y texto, inteligencia de audio y más. ¿Su investigación ha impactado directamente el desarrollo de algún producto o servicio específico de Samsung? ¿Qué beneficio la contribución de su equipo ha llegado a los usuarios?

R: El SRPOL tiene un largo historial de comercialización de tecnologías de IA, pero no las hicimos solos. Estamos orgullosos de ser parte de un panorama más amplio, en el que SRPOL trabaja en estrecha colaboración con otros centros de I&D de Samsung y contribuye a la comercialización.

Por ejemplo, hemos contribuido al desarrollo de varias funciones de entrada de texto inteligente para los dispositivos móviles de Samsung, incluyendo el teclado en pantalla, la función de hashtag, la recomendación de título de Samsung Notes y las respuestas de texto inteligente en smartwatches.

También hemos contribuido al Sistema de Recomendación de Galaxy Store, que sugiere los juegos más interesantes según las preferencias del usuario.

P: Como defensor de los nuevos campos de IA, como la inteligencia de audio, ¿cuáles considera como las principales tendencias dentro de su industria en este momento? ¿Cómo esta tecnología afectará a la vida diaria de las personas?

R: Creo que la inteligencia de audio será el próximo actor de cambio para todos los dispositivos electrónicos de consumo. Trabajar en análisis de audio es extremadamente importante, ya que es la parte que falta en los sistemas avanzados basados en IA verdaderamente centrados en el ser humano.

Los potentes sistemas de Procesamiento del Lenguaje Natural (NLP por sus siglas en inglés) analizan la intención que el usuario expresa por texto y voz, mientras que los algoritmos de visión por computadora están detrás de casi todas las cámaras y la salida de contenido visual. Para la mayoría de nosotros, es difícil imaginarse conduciendo un automóvil sin navegación, escribiendo un mensaje sin correctores ortográficos o buscando información sin Internet. Sin embargo, a excepción de algunas aplicaciones profesionales, hasta ahora, rara vez usamos tecnología de audio inteligente para mejorar nuestra audición. En mi opinión, esto cambiará pronto.

Imaginemos que tenemos una tecnología ampliamente disponible que permite a las personas seleccionar qué y cómo quieren escuchar. Por ejemplo, durante un almuerzo con un amigo en un parque ubicado en un concurrido centro de la ciudad, alguien podría elegir escuchar solo los sonidos de la naturaleza y la persona con la que está hablando. Igualmente, pensemos en un sistema avanzado de realidad virtual (RV) o realidad aumentada (RA), recientemente denominado Metaverso, que crea una experiencia de audio 3D inmersiva directamente en la cabeza de las personas. Solo estos dos conceptos generan cientos de nuevos casos de uso posibles, pero vayamos más allá. ¿Qué tal escuchar cosas que actualmente son inaudibles para la gente? Ahora los humanos solo pueden escuchar un espectro reducido de sonidos diferentes. Nuestro mundo está lleno de sonidos significativos en los que, en su mayor parte, las tecnologías de IA actuales no están involucradas. Creo que  el desarrollo de las tecnologías de inteligencia de audio afectará enormemente la vida de las personas.

▲ Investigadores del Instituto de I&D de Samsung en Polonia trabajan en el desarrollo de la tecnología de Cancelación Activa de Ruido (ANC) con un Simulador de Cabeza & Torso (HATS) en una sala anecoica.

P: ¿Cómo ha incorporado las tendencias actuales en la investigación que realiza en el Instituto de I&D de Samsung en Polonia?

R: Aparte del NPL y el audio, también estamos trabajando para encontrar las formas más efectivas de construir sistemas verdaderamente multimodales. Para ello, iniciamos con la investigación y el análisis de casos de uso desde diferentes perspectivas. Dicho análisis es posible gracias a nuestro equipo diverso e interdisciplinario que está integrado por ingenieros, lingüistas, científicos de datos y más.

P: ¿Cuál ha sido su logro más importante en SRPOL hasta ahora?

R: Sería nuestra solución de Traducción Automática. Nuestra solución ha recibido varios premios en concursos durante cinco años consecutivos: el Taller Internacional sobre Traducción de Lenguas Habladas (IWSLT) de 2017 a 2020; el Taller sobre Traducción Automática (WMT) en 2020; y el Taller sobre Traducción Asiática (WAT) en 2021. Estos se encuentran entre los concursos internacionales más prestigiosos en nuestro campo.

Ganar el reconocimiento en WAT este año fue un hito particularmente satisfactorio, ya que desarrollar nuestra solución para los idiomas asiáticos fue en principio una hazaña difícil para nosotros como ingenieros polacos, pero este logro ha demostrado el verdadero poder de nuestra tecnología, que va más allá de una simple demostración.

Otra meta de la que estoy muy orgulloso es la velocidad de crecimiento que ha logrado el equipo de inteligencia de audio y su desarrollo tecnológico. En solo unos años, después de comenzar prácticamente desde cero, logramos estar en el podio del taller sobre Detección y Clasificación de Escenas y Eventos Acústicos durante dos años consecutivos, 2019 y 2020. También publicamos varios artículos científicos y patentes en esta área. Estoy seguro de que este es solo el comienzo de nuestras actividades prolíficas en este campo.

En el siguiente episodio de esta serie se podrá  consultar una entrevista con Bin Dai, un experto en aprendizaje automático del Instituto de Investigación de Samsung, Instituto de China – Beijing.

Samsung Electronics ha reconocido desde hace mucho tiempo la importancia de estas tecnologías avanzadas y busca activamente la innovación en estos campos. Investigadores expertos trabajan arduamente en los 14 centros de I&D de Samsung Research [1] y en los siete centros globales de IA en todo el mundo para prepararse frente al futuro, innovar a para los usuarios y crear la próxima generación de tecnologías y servicios de vanguardia sobre la cual el legado de Samsung Electronics se basa.

En esta serie, Samsung Newsroom presenta a expertos en tecnología de los centros de I&D de Samsung en todo el mundo para conocer más sobre el trabajo que realizan y las formas en las que están mejorando directamente la vida de los usuarios.

El primer experto de la serie es Sergii Lytvynenko, Líder del Equipo de Inteligencia Visual en el Instituto de I&D de Samsung en Ucrania (SRK), quien ha trabajado para SRK durante más de una década, desde que se unió como Ingeniero de software. Continúa leyendo para saber más sobre el trabajo pionero que Lytvynenko y su equipo realizan en SRK.

P: ¿Puede presentar brevemente el Instituto de I&D de Samsung en Ucrania y el tipo de trabajo que se lleva a cabo?

Nuestro centro de I&D se encuentra en Kiev, en el corazón de Ucrania. Desde su creación en 2009, SRK se ha centrado y tiene una gran experiencia en los dominios de IA, Realidad Aumentada (RA)/Realidad Virtual (RV) y Seguridad. SRK está compuesto por destacados profesionales de la industria y actualmente se encuentra trabajando en el estudio de seguridad de inteligencia, visión computacional, servicios inteligentes sensibles al contexto y más. Además, como parte de las iniciativas de cooperación industrial-educativa, SRK coopera activamente con universidades y escuelas locales.

P: ¿En qué están trabajando el Equipo de Inteligencia Visual en este momento?

Nuestro equipo está llevando a cabo actualmente una investigación fundamental en los dominios de IA, Visión Computacional y Gráficos Computacionales. Nuestra misión principal es transformar los avances de la investigación en experiencias de usuario integrales, perfeccionando la calidad de vida de las personas, simplificando su rutina y generando emociones positivas y experiencias inmersivas.

Para hacerlo, estamos colaborando estrechamente con varios equipos en otros países al realizar investigaciones avanzadas en nuestros dominios y trabajando con diferentes unidades de negocio aportando nuestras tecnologías centrales a los productos Samsung.

P: Su equipo cubre dos dominios tecnológicos principales: Visión computacional y Gráficos Computacionales. ¿Cómo contribuyen estas tecnologías a la innovación de nuevas experiencias de usuario? 

El año pasado realizamos un extenso trabajo en la función Smart Trainer, que permite un nivel totalmente nuevo de experiencias de ejercicio en casa. A través de una cámara USB conectada al Smart TV Samsung, el sistema puede realizar un seguimiento de tus actividades, de los ejercicios que realizas e incluso ofrecer recomendaciones sobre la precisión de su forma, todo gracias a la IA. Ahora estamos muy contentos de que los usuarios de televisores Samsung puedan disfrutar de esta función en sus hogares.

P: ¿Cómo está incorporando las tecnologías clave de sus dominios focales en sus proyectos actuales, como los lentes de RA?

En estos días, estamos realizando I&D avanzado para abordar los principales desafíos en las áreas de gráficos y visión computacional para los lentes de RA. En el lado de la visión, estamos trabajando en las soluciones esenciales necesarias para la RA, incluida la Localización y el Mapeo Simultáneos (SLAM), la Estimación de Profundidad, la Comprensión del Entorno y la Interacción Persona-Computadora (HCI). En el lado de los gráficos, estamos investigando el renderizado de baja latencia para la optimización del Rendimiento del Juego y la RA.

△ Equipo de Inteligencia Visual en Instituto de I&D de Samsung en Ucrania

P: Además de RA, su equipo contribuye al desarrollo de la tecnología de S-Pen. ¿Puede darnos un poco de información sobre el desarrollo de esta tecnología?

Una de nuestras áreas focales de I&D y soluciones centrales es la tecnología de reconocimiento de escritura a mano para dispositivos compatibles con S Pen, que se implementó y se está extendiendo en la línea Galaxy. Mientras trabajábamos en nuestra solución de reconocimiento de escritura a mano, también desarrollamos un amplio portafolio de patentes, contribuyendo así al desarrollo de la tecnología central de Samsung.

P: ¿De qué manera cree que las tecnologías de S Pen optimizadas que su equipo creó para Galaxy Z Fold3 complementarán la experiencia de los usuarios con el dispositivo?

Galaxy Z Fold3 es un producto realmente único. Su pantalla grande y flexible amplía los límites y abre nuevas posibilidades para que los usuarios lo utilicen como un verdadero compañero de productividad para el trabajo y la educación. En este contexto,  Pen y el reconocimiento de Escritura a Mano y la baja latencia se vuelven de crucial importancia y estamos aprovechando lo mejor del lápiz y papel convencionales para ofrecer estas experiencias en la pantalla digital.

P: ¿De qué manera las tecnologías que su equipo contribuyó a Galaxy Z Fold3 se establecieron para mejorar la calidad de vida de los usuarios y simplificar sus rutinas?

Implementamos nuestra solución de predicción de puntos basada en IA para minimizar la entrada de latencia de S Pen, con el fin de hacer que la experiencia de escritura y dibujo se sienta más como la del lápiz y el papel. Además, las tecnologías de reconocimiento de escritura a mano hacen que la experiencia digital sea más inteligente, fácil y agradable. Los usuarios pueden transformar sus notas en documentos impresos, reconocer tablas, diagramas, añadir enlaces, resolver problemas matemáticos y más – todo más simple que nunca. Estas experiencias son las que marcan una diferencia real en nuestra vida diaria.

P: ¿Cuáles cree que son las principales tendencias tecnológicas en este momento?

En estos días, reconocemos la Modalidad Visual como la próxima gran novedad: cómo transformar una nota en una nota inteligente, cómo convertir un video en un video inteligente y cuánta información de contexto útil podemos extraer de estos procesos. Para esta tecnología, la RA abre toneladas de posibilidades, así como desafíos por resolver. Por ejemplo, los “Ojos Digitales” que explorarían completamente un entorno para un usuario y proporcionarían información contextual bien organizada, lo que podría cambiar totalmente nuestra vida.

Otra gran tendencia en este momento es HCI. Aquí creemos que la interacción multimodal, que es una parte crucial de HCI, será esencial. Las interacciones multimodales son interacciones usuario-máquina que encapsulan la visión, el lenguaje y el conocimiento, y esta tecnología puede ayudar un dispositivo Samsung a comprender el mundo en el que se encuentra.

P: ¿Cuál ha sido su logro más memorable en SRK hasta ahora?

Junio de 2021 fue un mes realmente especial para nosotros, ya que ganamos la CVPR (Conferencia sobre Visión por Computadora y Reconocimiento de Estándares) de 2021 en el Desafío de Respuesta a Preguntas de Gráfico. La CVPR es la conferencia más grande del mundo sobre visión por computadora e IA. Estamos realmente orgullosos de lo que logramos.

P: Las tecnologías de inteligencia visual son cruciales cuando se trata de innovar con nuevas experiencias móviles para los usuarios. ¿De qué manera las tecnologías relacionadas con el lenguaje también han contribuido a estas experiencias?

El Procesamiento del Lenguaje Natural (PNL) es una de las áreas de investigación más desafiantes. Realmente deseamos que todas las personas en el mundo puedan usar y experimentar nuestras soluciones; para lograrlo la expansión del idioma y del soporte son de crucial importancia. En el reconocimiento de Escritura a Mano de S Pen, trabajamos continuamente para ampliar la cobertura de idiomas. Nuestra solución ahora es compatible con más de 80 idiomas y hay más en el camino.

[1] Samsung Research es el hub de investigación y desarrollo (I&D) avanzado de la División de Electrónica de Consumo (CE) y la División de TI & Comunicaciones Móviles (IM) de Samsung.