Dünyayı 5G’ye kavuşturan Türk! 77 yıllık sorunu çözdü: Sıfır yanılgı, bin kat süratli
Derleyen: Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Her gün yeni bildiriler, aramalar ve bazen de hayati davetler yapılan, ülkelerin alakalarını ve bireylerin irtibatını, kilometrelerce uzunlukta kablolardan yanlışsız adrese taşıyan sistemler, 20’nci yüzyılın temellerinde. 2G, 3G, 4G ve 4.5G’den sonra hayatımıza giren ve yepisyeni bir irtibat çağını başlatan 5G’nin temellerinde ise bir Türk imzası olduğunu biliyor muydunuz? Üstelik süratli ve kusursuz irtibat için yıllarca emek verip, 77 yıllık bir sorunun tahlilini sağlayan bir Türk: Prof. Dr. Erdal Arıkan! Onu ‘polar kodlamanın babası’ olarak da tanıyabilirsiniz. Ufacık bilmecelerin bile insan beynini yıllarca kurcalayabildiği dünyada, anlaşılması çok güç, keşfi hayranlık uyandırıcı bir sorunu Prof. Dr. Erdal Arıkan tüm dünya için çözdü. Keşfi, sıfır kusur ile bugünkünden 1000 kat süratli irtibat sağlayacak 5G’nin temellerinde yatacaktı. O denli ki her sağlam adım, sağlam temel ve sağlam olan her şey geleceğe yatırımdı. Prof. Dr. Arıkan’sa, geleceğin teknolojisinin mucidi! Peki Bilkent Üniversitesi Öğretim Üyesi Prof. Dr. Arıkan 77 yıldır kimsenin başaramadığı neyi başarmıştı?
5G’NİN TEMELLERİNDE TÜRK İMZASI! 77 YILI NOKTALADI
Deniz tabanında gezegendeki her okyanusu kaplayan 1,4 milyon kilometre uzunluğunda kablolar var. Bunların gayesi bir yakıt ya güç taşımak değil. Hepsi, telefonların, otomobillerin, yazılımların ve teknolojik olan her aygıtın durmaksızın çalışması için gerekli. Fabrikaların, üretim sistemlerinin tüm bunların temelinde yatan telekomünikasyonun sağlıklı halde sürdürülmesi için o kabloların varlığını korumak gerek. Ancak her şey üzere onların da bir gücü, azamisi var. Tabii gelişime açık bir teknolojinin, son noktasının ne olduğunu asla bilemeyecek olmak, yeni keşiflerin, geleceği bugüne, bugünü sonsuza taşımanın da motivasyon kaynağı olabilir. Prof. Dr. Erdal Arıkan, tüm bu sistemlerin ve geleceğin, kısacık ismi olan 5G’de toplanması için sağlam temelleri atan isim. İsmi kısa da olsa, bugün bile çok büyük bir teknolojiye sahip telekomünikasyon sistemleri 77 yıldır çözülmeyi bekleyen bir sorunu da temellerinde taşıyordu. İşe Prof. Dr. Arıkan’ı ‘polar kodun babası’ yapacak olan sorun da buydu. Eğer bu sorun çözülürse 5G’nin temelleri atılır ve sıfır kusurla 1000 kat süratli bilgi transferi ve tahminen de insan beynine muhtaçlık duyulmayan sistemler kullanılabilirdi. Öyle de oldu, sorun Prof. Dr. Erdal Arıkan tarafından 2008’de çözüldü!
1948’den bu yana çözülemeyen Shannon kapasite teoremi, rastgele bir kanal yahut ortam üzerinden gönderilebilecek azamî bilgi ölçüsünü yahut data kapasitesini tanımlar. Yani bu, sinyal-gürültü (SNR) oranı ne kadar yüksekse ve kanal bant genişliği ne kadar fazlaysa, mümkün data suratının o kadar yüksek olmasıdır. Bu denklem, data suratına teorik üst hududu belirler. Lakin bu, pratikte tam olarak elde edilemez. Ulaşılabilir yanılgı oranının ne kadar düşük olacağı konusunda rastgele bir sınırlama getirmez. Bütün bunlar, kullanılan kodlama yoluna bağlıdır. Bunun bir sonucu olarak, bilgi iletimi için gereken en az SNR hesaplanabilir. Bu, Shannon hududu olarak bilinir ve mevcut bant genişliği sonsuza gittiğinde ortaya çıkar. 2008 yılında Prof. Dr. Arıkan, Shannon’un kanal kapasite sorununun tahlili için matematiksel bir temel oluşturan kodlama sistemi olan ‘kutupsal kodlama’, yani polar kodları icat etti. Bir ileri kusur düzeltme kodlama (FEC) şeması olan buluş, bilhassa yüksek sinyal-gürültü oranı (SNR) durumunda kanal kapasitesine ulaşmak için bir yol olarak kabul edilen doğrusal bir blok koddur. Polar kodların, matematiksel zarafetleri ve muhakkak şartlar altında çok performansları çok dikkat çekmiş ve 5G irtibat standartları için denetim kanalı kodlama şemalarından biri olarak seçilmişti. Artık kablosuz çağın, beşerden öte hudutları olabilirdi. Yani gelecek, 77 yıl sonra Prof. Dr. Erdal Arıkan’ın ellerinde yükselmişti!
İNSANSIZ SİSTEMİN İNSANI: ‘5G’
Artık savaşların bile insansız sistemlerle, uzaktan denetim edildiği, araçların otonom sürüş kabiliyetleri için yapay zekâlarla donatıldığı ve her gün en kolay bilgilerden en büyük datalara pek çok bilginin yer değiştirdiği düşünüldüğünde kusurların olması kaçınılmazdı. Dünyada bir gibisi daha olmayan bu buluşsa Prof. Dr. Erdal Arıkan’ın gurur verici yapıtıydı. Yani tüm dünyada bilgilerin sonsuz gücü, Türk profesörün imzasını taşıyordu. Peki Prof. Dr. Arıkan bunu nasıl anlatıyordu? Prof. Dr. Arıkan’ın, “5G ile endüstriyel internet diyebileceğimiz, ekonomiyi çok daha yakından etkileyen, olmazsa olmaz vazgeçilmez bir yeni bir değişim süreci hayal ediliyor” sözleri 5G ile ‘geleceğin’ ne olduğunu anlatıyordu. Ancak biraz daha açıklamak, ‘insanlığa insansız teknoloji getirecek 5G’yi mucidinden öğrenmek en hoşu:
“Burada siber fizikî sistem ismi verilen bir şey görüyoruz. Siber fizikî sisteme en kolay örnek, bir insanın bir arabası sürüşü olabilir. Bu sistemin fizikî olan kısmı otomobilin kendisi, yol, şoförün duyu organları (gözü, kulağı) ve uzuvları (direksiyonu çeviren elleri, gaza yahut frene basan ayakları); siber olan kısmı ise şoförün beyni. Duyu organları vasıtasıyla yol ve trafik ile ilgili topladığımız bilgileri beynimizde işliyoruz ve kimi kararlar veriyoruz. Direksiyonu sağa çevir, sola çevir, gaza bas, frene bas biçiminde. Sonra bu kararlar fizikî düzlemde icra ediliyor. Mevcut siber fizikî sistemlerde genel olarak insan devrede. Sürecin tümünü şimdi makinelere yapay zekaya emanet edebilecek durumda değiliz. Fakat ileride yapılması hayal edilen şey, insanı devreden çıkartmak. Örneğin, insansız sürüş sistemlerine geçmek. Yolu kameralar görecek, datayı bir yapay zekâ algoritması işleyecek ve arabanın kumandasına ait çeşitli kararlar verecek. Bu kararlar robot kolu vb. unsurlarlarla arabası kumanda eden aksiyonlara dönüştürülecek. Şayet bu çeşit işler, insan olmadan yapılabilirse, o vakit hakikaten mühendislikte çığır açıcı yeni bir periyot başlamış olacak. Hayal edilen savlı şey bu aslında. 5G bunun irtibat altyapısı olarak anlaşılmalı. Bir manada, insanın duyu organları ve uzuvları ile beyni ortasındaki hudut sistemi üzere.”
HATA YOK, SÜRAT VAR! ‘GERÇEKLEŞİP GERÇEKLEŞMEYECEĞİ BİLİNMİYOR’
Telekomünikasyon kablolarının Güneş’in çapını kaplayacak uzunlukta olması, her gün artan dijital dataların yüzde 99’unu aktaracak kapasitesi onları, çağımız için çoktan bir vazgeçilmez yapmıştı. Uçtan uca döşenen bu kablolar, uçtan uca onları kapsayacak bir güçle azamî, yani ‘sonsuz’ kullanılabilirdi. Aklın hudutlarını zorlayan bu kapasiteyi sağlayan kodlar, Prof. Dr. Erdal Arıkan’ı Huawei’in ‘Kutupsal Kodların Babası’ ve ‘Gerçek bir Mucit’ olarak ilan etmesini sağlamıştı. Huawei Yönetim Kurulu Lideri Eric Xu, “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 Taşınabilir Kongresi’nde polar kod bazlı birinci 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 ortasında 10 yıl geçti. Gördüğümüz, buzdağının yalnızca doruğu. Suyun altında ise 10 yıllar boyunca süren araştırma ve keşifler var” kelamlarıyla Prof. Dr. Erdal Arıkan’ın muvaffakiyetini anlatıyordu. Pekala, tüm hayallerin gerçek olmasını sağlayacak ‘Veriküre’ Prof. dr. Arıkan tarafından nasıl anlatılıyordu?
Profesör Arıkan hayal edilenin gerçekleşmesi için faydalı gördüğü kavramın, ‘Veriküre’ olduğunu vurguluyor ve bu olmazsa olması şöyle aktarıyor: “Veriküre’nin 3 katmanı var. En dışta ‘uç noktaları’ var. Uç noktaları fizikî dünyanın kendisi. Dataların üretildiği ve datalar ile ilgili kararların geriye dönülüp icra edildiği noktalar. Bir akıllı kent uygulamasını düşünürseniz, trafik durumunu rapor eden kameralar ve trafik ışıkları uç noktalara karşı geliyor. Bilgiler giderek artan ölçüde sensörler vasıtasıyla toplanacak ve bunlar pahalandırılacak. Tıpkı insan beynine duyu organlarından giden dataların kıymetlendirilmesi üzere. Bu kıymetlendirme süreci verikürenin ‘çekirdek’ ismi verilen merkezinde yapılacak. Çekirdeğin misyonu dataların saklanması, taşınması ve işlenmesi. Bütün bu süreçler çekirdekte, süratli yapılmak zorunda. Sonra işlenmiş bilgiden çıkarılan bilgiler, tekrar uç noktalara gidecek. Bu uç noktalarla çekirdek ortasında bir orta katman var. O da ‘kenar’ dediğimiz kısım. Kenarın kapsamında cep telefonlarıyla baz istasyonları ortasındaki kablosuz haberleşme sistemleri, mesken yahut ofislerdeki internet ilişki noktaları, ADSL modemler var. Kenar, operatÖr ismini verdiğimiz telekom altyapı sağlayıcılarının, telekom servis sağlayıcılarının iş alanı. Kenarın değerli ve giderek artan bir kısmı, taşınabilir, kablosuz haberleşmeye dayanıyor.”
Ancak bilgi her geçen gün artıyordu. İletilmesi gereken daha çok şey, daha fazla yanılgı getirebilirdi. Bunun olmaması için de sıfır kusur ile 1000 kat süratli bir transfer sağlayacak 5G kuraldı. Prof. Dr. Arıkan, “Veri bin misli artacak tahminen ve bilgi çekirdekte işlenecek. O vakit bilginin bu kenarı geçip çekirdeğe girmesi lazım. Tekrar insan benzetmesine bakarsak, duyu organlarından topladığımız bilginin beyne iletilmesi üzere bir şey lakin bu ölçek bakımından çok daha büyük bir olay. Zira veriküre dağıtık bir sistem, çok değişik noktalardan toplanan datalar kelam konusu ve onların çekirdeğe gitmesi gerekiyor. O ortada bir darboğaz olacak ve 4G teknolojileri yani mevcut kablosuz haberleşme teknolojileri bu darboğazı aşmak için yetersiz. Zira onlar kâfi bant genişliğine sahip değil. Bu kadar büyük ölçüde datayı gecikmesiz ve kâfi kalitede uç noktalardan çekirdeğe taşıyacak kapasiteleri yok. Hasılı, 5G olmadan veriküre mimarisinin işletilmesi mümkün değil. 5G telekom dünyasında vizyon sahibi kurumların geliştirdikleri bir tahlil ve hareket planı” diyerek 5G’yi açıklıyordu. Başardığı şey tam manasıyla ‘gelecek’ti ve bu dünya çapında da kabul ediliyordu.Prof. Dr. Arıkan’ın ödüller ve başarılarla dolu hayatı, insanlığa geleceği getiriyordu. Üstelik bu mevzuda bilim dünyası da, geleceğe atılan her adımda birebir kararlılığa sahipti.
Huawei firmasının Kurucu Lideri Ren Zhengfei Prof. Erdal Arıkan’a üzerinde ‘Polar Kodlamanın Babası’ yazılı altın bir plaket takdim etmişti. Bu mükafattan evvel de Prof. Erdal Arıkan ulusal ve milletlerarası çok değerli mükafatlar kazandı. Aldığı mükafatlar ortasında 2010 yılında Elektrik Elektronik Mühendisleri Meslek Örgütü’nün (IEEE) Information Theory Society Makale Mükafatı, 2013 yılında IEEE W.R.G. Baker Mükafatı, 2017 yılında IEEE Türkiye Şubesi Ömür Uzunluğu Muvaffakiyet Mükafatı, 2018 yılında ise IEEE’nin en itibarlı ödüllerinden Hamming Madalyası ve IEEE Information Theory Society Shannon mükafatı bulunuyor. Az değil, Prof. Dr. Arıkan geleceği parmaklarımızın ucuna taşıdı!
