5G Standardını Yaratan Türk: “Prof. Dr. Erdal Arıkan”

20 Ağustos 2019

Çin’in Shenzen kenti, 2018’de olağanüstü bir törene ev sahipliği yaptı. Huawei, Shenzen’de inşa ettiği kongre merkezinde bir Türk bilim insanı olan Prof. Dr. Erdal Arıkan’ı görkemli bir törenle “iletişim teknolojilerinin gelişimine olağanüstü katkısından” ötürü altın madalya ile onurlandırdı. Şirketin “Türk Marşı” eseri eşliğinde hazırladığı törene ilişkin videoda, “Kutupsal Kodlamanın Babası” olarak anılan Prof. Arıkan’ın kongre merkezine siyah bir makam aracıyla gelişi, Huawei Başkanı Gou Pingtarafından kırmızı halıda karşılanışı, şirket yetkilileri ve mühendislerinin alkışları arasında oditoryuma varışı çarpıcı açılardan çekilen görüntülerle aktarıldı.

Yarım Asırlık Problemi Çözdü

Nobel Ödülleri’ni bile gölgede bıraktığı ileri sürülebilecek töreni benzersiz kılan niteliği ise görkeminden ziyade, bir bilim insanının teorik düzeydeki çalışmasının bunun uygulayıcısı tarafından ödüllendirilmesinin nadir görülmesiydi. Böyle bir gelenek olmadığı gibi, çok az bilim insanı teorilerinin hayata geçirildiğine tanık olabiliyor. Bunlardan biri ise “Enformasyon Teknolojilerinin Babası” olarak anılan ABD’li bilim insanı Claude Elwood Shannon’dı.

Shannon, 1948’de henüz 32 yaşındayken yayınladığı “İletişimin Matematiksel bir Teorisi” adlı kuramında, iletişim kanallarındaki (o dönemde sadece telefon ve radyo frekanslarında) hatalar veya gürültünün yol açtığı kayıpların kodlama ile giderilebileceğini ileri sürüyordu. Shannon’a göre bu kodlar ne kadar kısa olursa mesajın iletim hızı da azamiye çıkabilirdi. Shannon, “Kanal Kapasitesi” adını verdiği bu veri aktarımı seviyesine ulaşmak için bir kodlama önermemiş, mühendisler yıllarca bu kodlamayı geliştirmeye çalışmıştı.

Shannon’ın yakın mesai arkadaşlarından Robert G. Gallager, 1963’te “Düşük Yoğunluklu Parite Kontrol (LDPC)” kodlarını geliştirmişti ama onun kodlama algoritması zamanına göre çok karmaşıktı. Nihayet Fransız elektronik mühendisleri Alain Glavieux ve Claude Berrou, 1993’te Gallager’ın prensiplerinden yola çıkarak Turbo kodlarını geliştirmiş, bu kodlar 3G ve 4G LTE mobil iletişim teknolojilerinde standart kodlama hâline gelmişti. Gallager, LDPC kodlamasının 5G teknolojisinde standart hâline geldiğini görecekti. 2001’de yaşamını yitiren Shannon ise Gallager’ın geliştirdiği LDPC’nin ve kanal kapasitesine en yakın olduğu belirtilen, Prof. Erdal Arıkan’ın geliştirdiği “Kutupsal Kodlama”nın 5G mobil teknolojisi için standart hâline geldiğine tanık olamadı. Arıkan ise 2019’da Shannon adına konulan bu ödülü gururla aldı.

Telekomünikasyon şirketlerinin 1998’de kurduğu 3GPP, 2016 yılında kanal kontrol kodlama standardı olarak LDPC ve Kutupsal Kodlamayı seçti. Bugün 88 yaşında olan Gallager, Kutupsal Kodlama’nın, öncülük ettiği LDPC’ye rakip olmasını gülümseyerek karşılamış olmalı. Gallager aynı zamanda Kutupsal Kodlama’nın babası Prof. Arıkan’ın MIT Üniversitesi’nde yüksek lisans ve doktora tez danışmanıydı. ODTÜ’de başlayıp California Teknoloji Enstitüsü’nde tamamladığı lisans eğitimini de MIT’deki yüksek lisansını da 4.0 dereceyle tamamlayan Erdal Arıkan, başarısıyla kolay kolay unutulamayacak bir öğrenci olsa gerek…

kişi, duvar, iç mekan, adam içeren bir resim

Açıklama otomatik olarak oluşturuldu

5G’deki Türk İmzası

1958 doğumlu Prof. Erdal Arıkan, 20 yıllık akademik çalışmalarının ardından 2008’de yayınladığı “Kutupsal Kodlama” çalışmalarının 10 yıl gibi kısa sürede hayata geçtiğini gören şanslı bilim insanlarından biri. Nitekim Arıkan da yeni kodlama önerisinin pratik uygulamasının kısa sürede hayat bulabileceğini düşünmüyor olmalı; çünkü kendisi 2013’te Kutupsal Kodlar çalışmasıyla Uluslararası Elektrik ve Elektronik Mühendisleri Birliğinin (IEEE) Baker Ödülü’nü aldıktan sonra verdiği röportajda: “Bunu akademik bir ilerleme olarak sunmak daha doğru. Pratikte etkilerinin hissedilmesi zaman alacak.” demişti; ancak zaman beklediğinden çabuk geçti. Teorinin pratiğe uygulanması o kadar kısa sürdü ki Arıkan, Shenzen’deki törende yaptığı konuşmada, “Bir mühendis için fikirlerinin hayata geçtiğini görmekten daha büyük bir ödül olamaz.” ifadesini kullandı.

Huawei ise 5G teknolojisinde kendilerine ve dolayısıyla büyük rekabet avantajı sağlayan  “Kutupsal Kodlama”yı icat eden Prof. Arıkan’a çok daha fazlasını borçlu olduğunu düşünüyor. Bu durumu da Huawei’nin CEO’su Guo Ping’in, “Prof. Erdal Arıkan sadece Türkiye için bir kahraman değil, iletişim endüstrisi için de bir kahraman.” sözleri destekliyor.

5G’nin kabiliyetleri ve potansiyeline ilişkin öngörüler Guo’nun haklı olabileceğine işaret ediyor. Son 30 yılda haberleşme ve bilgiye erişimi kolaylaştırırken toplumsal ve ekonomik dönüşümlere yol açan mobil iletişim teknolojisi, yeni bir dönüm noktasına geldi. 2020 yılından itibaren aralarında Türkiye’nin de olduğu sınırlı sayıdaki ülke beşinci nesil mobil iletişim (5G) teknolojisini kullanmaya başlayacak.

5G’nin Aşil Topuğunu İyileştirecek

5G, 4G’ye oranla 100 kat daha fazla hızı ve kilometre başına 10 milyon cihaza bağlantı sağlayan geniş kapasitesiyle Dijital Sanayi’nin hayatın her alanına nüfuz etmesine neden olabilir. Dünya Ekonomik Forumu (WEF) ve Elektronik Mühendisleri Enstitüsü (IEEE) gibi uluslararası kuruluşlar ise 5G’nin, otonom nesneler, nesnelerin interneti (IoT) ve makineler arası iletişim (M2M) alanlarında verimliliği artıracak yeni uygulamalara kapı aralayacağını belirterek, yeni mobil teknolojinin yeni bir sanayi devrimini tetikleyeceğini belirtiyor.

Çünkü 5G ile bulut bilişim, yapay zekâ ve endüstriyel nesnelerin interneti uygulamalarıyla hemen hemen her şeyi neredeyse anlık olarak birbirine bağlantılı hâle getirmek, verileri anlık takip edip gelişmiş algoritmaların analizlerine çok kısa sürede ulaşmak ve eyleme geçmek mümkün olabilecek. İnsansız akıllı fabrikalar fire vermeden, kaynaklarını ve enerjiyi en verimli biçimde kullanarak kişiye özel üretim yapabilir. Hastaneler kişiye özel hassas tıp hizmetleri verebilir. Kent yönetimleri, kentsel üst ve altyapılarını anlık olarak kontrol altında tutabilir; elektrik, su ve gaz şebekelerinde arızaları önceden tahmin edebilir; trafik sıkışıklığı oluşabilecek noktaları ve saatleri anlık olarak takip ederken trafik ışıklarının sürelerini yoğun yönlere öncelik verecek şekilde değiştirmek gibi önlemler alabilir; aşırı yığılma olan duraklara boş otobüslerini yönlendirebilirler. Anlık bağlantı sayesinde artırılmış gerçeklik (AR) uygulamalarının sayısında patlama yaşanabilir; alışverişten turizme, müşteri hizmetlerinden savunma ve güvenliğe kadar hemen her alanda benzersiz deneyimler yaşanabilir. Otonom nesneler, yani sürücüsüz araçlar, insansız hava araçları ve robotlar, anlık verileri sayesinde daha güvenli ve hassas hareket edebilirler.

Ancak 5G teknolojisinin önemli gereksinimleri de mevcut: 4G’ye göre 100 kat daha hızlı veri aktarma hedefine ulaşmak için şebekenin yüksek frekansta (450 MHz ile 52 GHz) çok düşük (1 mm) dalga boyutunda aktarma yapması gerekiyor. Milimetrik dalgaların ise ciddi bir menzil sorunu var: 15 ila 40 santimetrelik dalgalar kullanan 4G’nin menzili 10 kilometreyken, milimetrik dalganın menzili sadece 300 metre! Ayrıca milimetrik dalgalar, binalar, elektronik ve elektrikli araçlar ile yağmurdan da etkileniyor. Bu yüzden milimetrik dalgalı şebekeler için kentlerde kilometrekare başına 15-20 baz istasyonu kurulması gerekiyor. Bu sayı 4G teknolojisi için kilometrekare başına 2 ile 5 arasında değişiyor. Daha fazla baz istasyonu ise daha yüksek yatırım maliyeti ve aşırı enerji sarfiyatı demek. Prof. Erdal Arıkan’ın önerdiği yeni kodlama yaklaşımı bu noktada devreye giriyor. Kutupsal Kodlar, 5G iletişim performansını önemli ölçüde geliştirmekle kalmıyor, aynı zamanda kodlama karmaşıklığını azaltarak enerji tasarrufunun da yapılmasını sağlıyor

Tersine Beyin Göçünün En İyi Örneği

1978’de girdiği üniversite sınavında Türkiye birincisi olup ODTÜ Elektrik Elektronik Mühendisliği bölümü tercih eden Erdal Arıkan; lisans, lisansüstü ve doktorasını ABD’de tamamladığında henüz 27 yaşındaydı. İstese ABD’nin en iyi üniversitelerinde akademik kariyerini sürdürebilirdi; ancak o, sadece bir yıl ABD’de çalışıp Bilkent Üniversitesi’nin teklifini kabul ederek Türkiye’ye döndü. Arıkan, Türkiye’de geldiğinde internet gibi önemli eksikliklerden ötürü bilimsel yayınları takip etmekte güçlük çektiğini ancak bunların zamanla giderildiğini söylüyor. Nihayetinde Arıkan, Bilkent’teki akademik yaşamından çok memnun. Arıkan bir röportajında bu memnuniyetini şöyle ifade ediyor: “1987 yılından beri çalıştığım Bilkent Üniversitesi, araştırmalarım için çok istikrarlı bir ortam oluşturdu. Bu derece uzun vadeli araştırmaları ABD’de yapabilir miydim emin değilim. Bilkent, temel araştırmalar yapmayı destekleyen çok özel bir kurum.”

Başarısının Sırrı: Çalışmak ve Kararlılık

Prof. Erdal Arıkan, aldığı ödüllere ve övgülere rağmen kendisinin “dâhi” olarak anılmasına karşı çıkıyor. O kendisini “kararlı ve çok çalışan bir bilim insanı” olarak tanımlıyor ve bilim insanı olmak isteyen gençlere de bunu tavsiye ediyor. Prof. Arıkan, Türkiye’de bilimsel çalışma ortamının iyiye gittiğini, bilgi ve kaynağa erişim sıkıntısının bulunmadığı da belirtiyor. Gençlerin matematik ve fen bilimlerine daha fazla yönelmesi için uzun vadeli eğitim stratejilerinin geliştirilmesi gerektiği görüşünü savunuyor. Arıkan: “Matematik ve fen eğitimi olmazsa teknik konularda hamle yapmak mümkün değil. Kitle hâlinde ilerleme bekleniyorsa en az 30 yıllık program gerekli. Bilimi yapan seyahat ya da bütçe değil insan sermayesidir. İnsana yatırım yapmak lazım.”

Yorumlar

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir