面向零接触6G万物互联管理的终身学习神经符号可解释AI数字孪生框架

《Electronics》:A Lifelong Neuro-Symbolic Explainable AI Twin for Zero-Touch 6G IoE Management Under Non-Stationary Network Dynamics

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月17日 来源:Electronics 2.9

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   摘要 未来的第六代(6G)万物互联(IoE)网络需要零接触管理系统,该系统能够自主分配通信和计算资源,满足服务水平约束,并对其决策提供透明的解释。现有的神经符号可解释人工智能(XAI)数字孪生通过将神经预测与符号推理相结合来提高可解释性;然而,大多数此类系统依赖于静态设计

  

摘要

未来的第六代(6G)万物互联(IoE)网络需要零接触管理系统,该系统能够自主分配通信和计算资源,满足服务水平约束,并对其决策提供透明的解释。现有的神经符号可解释人工智能(XAI)数字孪生通过将神经预测与符号推理相结合来提高可解释性;然而,大多数此类系统依赖于静态设计的因果图、固定规则集和不可变的知识库。这种封闭世界假设不适用于非平稳的6G环境,在该环境中,无线条件、移动性模式、干扰关系和服务需求持续演变。为解决这一局限性,本文提出了LL-NS-XAI——一种用于零接触6G IoE管理的终身学习神经符号XAI数字孪生。该框架集成了三个紧密耦合的平面:物理边缘层的在线隐式学习器,用于时变的服务关联和上行/下行资源分配;虚拟核心层的动态显式学习器,用于基于有向无环图(DAG)的贝叶斯推理、最大似然解释推断和可解释的信任评分;以及元认知层,用于监控推理残差、检测参数漂移、结构漂移和本体涌现,并自主修订因果图、概率规则集、条件概率表和知识库。与静态神经符号孪生不同,LL-NS-XAI将已实现的决策后结果(包括已实现的信道质量指示(CQI)、测量的端到端时延和吞吐量)作为干预证据,用于在线因果模型自适应。利用带有注入参数漂移、结构漂移和新兴IoE服务类别的非平稳5G衍生数据集进行的实验评估表明,与静态XAI孪生、非平稳多臂老虎机和纯持续学习基线相比,LL-NS-XAI在长期信任度方面表现更优、推理残差更低,并且性能退化保持在有界范围内。该框架还通过自主因果图扩展容纳了此前未见过的IoE服务类别,在无需离线重训练的情况下恢复了接近Oracle的性能。这些结果表明,终身因果自适应可以提升AI驱动的零接触管理在不断演进的6G IoE网络中的鲁棒性、可解释性和自主性。
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