CN115292726A - 语义通信方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents

语义通信方法、装置、电子设备及存储介质 Download PDF

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CN115292726A CN202210665496.9A CN202210665496A CN115292726A CN 115292726 A CN115292726 A CN 115292726A CN 202210665496 A CN202210665496 A CN 202210665496A CN 115292726 A CN115292726 A CN 115292726A
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Abstract

本发明提供一种语义通信方法、装置、电子设备及存储介质。该方法包括：基于接收到的信源信号，得到加密数据；对加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；对加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；将加密语义信息发送至接收端。该方法还包括：接收发送端发送的加密语义信息；对加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；对第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；对明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。本发明提供的语义通信方法，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险。

Description

语义通信方法、装置、电子设备及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种语义通信方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
现有的语义通信框架中，在发送端进行语义提取、语义编码和信道编码，经过物理信道传输后到达接收端，在接收端进行信道解码、语义解码和语义重构。目前的语义通信工作致力于语义的表达、语义特征的提取重构以及语义信源信道的编码等工作，对于语义传输过程中涉及的隐私泄露问题还少有研究，但语义传输过程中的隐私保护仍是语义通信的关键问题之一。
语义端到端通信***与传统通信***相比，利用深度学***台进行操作，在此过程中存在用户隐私数据暴露给不可信第三方的问题；其次，为了更好的对语义信息进行编解码，第三方还涉及从私有知识库中反推出消息隐含语义的可能。
发明内容
本发明提供一种语义通信方法、装置、电子设备及存储介质，用以解决现有技术中语义传输过程中隐私数据存在泄露风险的技术问题。
本发明提供一种语义通信方法，应用于发送端，包括：
基于接收到的信源信号，得到加密数据；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
将所述加密语义信息发送至接收端。
在一些实施例中，所述基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在所述信源信号的数据量超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行语义提取，得到所述编解码网络结构的中间层输出的隐层语义；
对所述隐层语义进行加密，得到所述加密数据。
在一些实施例中，所述基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在所述信源信号的数据量不超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行加密，得到所述加密数据。
在一些实施例中，所述信源信号的加密方式包括以下任一项：
差分隐私处理、数据匿名化处理、同态加密和安全多方计算。
在一些实施例中，在所述加密方式为同态加密的情况下，所述编解码网络结构通过如下方式构建：
将所述编解码网络结构的激活函数设置为同态运算函数；
将所述编解码网络结构中的最大池化层替换为平均池化层。
本发明提供一种语义通信方法，应用于接收端，包括：
接收发送端发送的加密语义信息；
对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
本发明还提供一种语义通信装置，应用于发送端，包括：
加密模块，用于基于接收到的信源信号，得到加密数据；
第一编码模块，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
第二编码模块，用于对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
发送模块，用于将所述加密语义信息发送至接收端。
本发明还提供一种语义通信装置，应用于接收端，包括：
接收模块，用于接收发送端发送的加密语义信息；
第一解码模块，用于对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
第二解码模块，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
解密模块，用于对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
第三解码模块，用于采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述语义通信方法。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述语义通信方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述语义通信方法。
本发明提供的语义通信方法、装置、电子设备及存储介质，通过对加密数据进行编解码，不再是对原始数据的语义直接进行编解码，且在接收端不再是直接结合公共知识库恢复出语义信息，而是在此基础上，结合接收端私有知识库进行语义推理后恢复出带有本地私有解释的语义信息，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险，且能够对接收到的语义信息实现本地私有解码。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的语义通信方法的交互示意图；
图2是本发明提供的语义通信方法的流程示意图之一；
图3是应用本发明提供的语义通信方法的通信框架示意图之一；
图4是应用本发明提供的语义通信方法的通信框架示意图之二；
图5是本发明提供的语义通信方法的流程示意图之二；
图6是本发明提供的语义通信装置的结构示意图之一；
图7是本发明提供的语义通信装置的结构示意图之二；
图8是本发明提供的电子设备的实体结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明提供的语义通信方法的交互示意图。参照图1，本发明提供的语义通信方法的整体流程如下：
发送端将接收到的信源信号进行加密，通过编码器结合公共知识库对加密信息进行语义编码，得到加密语义向量，并对加密语义向量进行信道编码；
将信道编码后得到的加密语义信息通过物理传输信道传送至接收端；
接收端的解码器对接收到的加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；再结合公共知识库进行语义解码，得到第二密态语义信息；再对第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；结合私有知识库对明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
图2为本发明提供的语义通信方法的流程示意图之一。参照图2，本发明提供的语义通信方法，应用于发送端，该方法可以包括：步骤210、步骤220、步骤230和步骤240。
步骤210、基于接收到的信源信号，得到加密数据；
步骤220、采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
步骤230、对加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
步骤240、将加密语义信息发送至接收端。
需要说明的是，本发明提供的语义通信方法的执行主体可以是电子设备、电子设备中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)或者个人计算机(personal computer，PC)等，本发明不作具体限定。
下面以计算机执行本发明提供的语义通信方法为例，详细说明本发明的技术方案。
如图3所示，本发明提供的语义通信方法可以基于训练完成的语义通信框架实施。
该通信框架包括发送端和接收端两部分。发送端可以包括发送终端和编码器，接收端可以包括接收终端和解码器。发送端部分和接收端部分通过物理传输信道进行数据传输。
在步骤210中，发送终端将接收到的信源信号进行加密，得到加密后的信源信号，即加密数据。
信源信号可以包括但不限于文本、图像、音频、视频或上述各类信号的组合等。
在实际执行中，可以对数据采用随机扰动式加密或者基于密码学加密。
数据随机扰动式加密可以通过添加随机噪声等方式修改原始信息，达到对数据隐私的保护，但扰动后的数据仍保留着原始数据的分布信息。
数据基于密码学加密可以在不访问原始数据的情况下对加密数据进行计算。
在步骤220中，发送终端将加密数据传输至编码器，编码器可以用于分别进行语义编码和信道编码。
编码器结合服务器中的公共知识库，以及基于公共知识库构建的编解码网络结构对密文状态的加密数据进行语义编码，得到加密语义向量。
其中，编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。
基于公共知识库构建的编解码网络结构可以包括发送端对应的编码网络结构和接收端对应的解码网络结构。
在步骤230中，编码器再对加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息。
在步骤240中，编码器将加密语义信息通过物理传输信道传送至接收端部分的解码器。
在解码器接收到发送端发送的加密语义信息之后，对加密语义信息分别进行信道解码和语义解码。
在实际执行中，解码器先对接收到的加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息。解码器再结合服务器中的公共知识库，以及基于公共知识库构建的编解码网络结构，对第一密态语义信息进行语义解码，恢复出接收到的初级密态语义信息，即第二密态语义信息。
将第二密态语义信息传输至接收终端，接收终端对第二密态语义信息解密后，得到明文语义信息。
接收终端再结合自身的私有知识库对接收到的明文语义信息进行本地语义解码，随后进行语义重构，最终可以得到语义私有解码信息。
本发明实施例在传统的语义通信框架基础上，在发送端对信源信号增加了加密操作，在接收端对密态语义增加了解密操作及结合收端私有知识库的本地语义解释操作。
本发明提供的语义通信方法，通过对加密数据进行编解码，不再是对原始数据的语义直接进行编解码，且在接收端不再是直接结合公共知识库恢复出语义信息，而是在此基础上，结合接收端私有知识库进行语义推理后恢复出带有本地私有解释的语义信息，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险，且能够对接收到的语义信息实现本地私有解码。
在一些实施例中，基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在信源信号的数据量不超过目标阈值的情况下，对信源信号进行加密，得到加密数据。
需要说明的是，目标阈值可以根据用户需求设置，设置目标阈值后，可以在信源信号的数据量不超过目标阈值的情况下，确定当前通信场景为少量数据传输。
在实际执行中，本发明实施例提供的语义通信方法可以应用于如下通信场景少量数据传输的密态语义通信场景；
在少量数据传输的场景下，加密数据在发送终端与服务器之间传输所占的带宽可以不做考虑，可以基于图2所示通信框架对信源信号进行加密。
在一些实施例中，信源信号的加密方式可以对数据采用随机扰动式加密或者基于密码学加密。
其中，数据随机扰动式加密可以包括差分隐私技术或数据匿名化技术等。在语义通信编解码器中对此类加密数据进行操作，扰动机制会使得数据的可用性降低，编解码器的训练精度变差。因此，需要对噪声阈值加以限制，训练满足该类扰动加密的语义编解码器。
其中，差分隐私技术是密码学中的一种手段，旨在提供一种当从统计数据库查询时，最大化数据查询的准确性，同时最大限度减少识别其记录的机会。
数据匿名化技术是通过消除或加密将个人与存储数据联系起来的标识符，以保护私人或敏感信息的过程。
数据基于密码学加密可以包括同态加密或安全多方计算等。在语义通信编解码器中对此类加密数据进行操作，存在超出加密数据计算能力的非线性运算过程，因此，在训练过程中需要利用线性运算对相关函数做近似替换，使得在密态维度空间中的计算结果能够正确解码。
同态加密指将原始数据经过同态加密后，对密文进行特定的运算，得到的密文计算结果在进行同态解密后的得到的明文等价于原始明文数据直接进行相同计算所得到的数据结果。
安全多方计算主要是针对无可信第三方的情况下，如何安全地计算一个约定函数的问题。多方安全计算能够同时确保输入的隐私性和计算的正确性，在无可信第三方的前提下通过数学理论保证参与计算的各方成员输入信息不暴露，且同时能够获得准确的运算结果。
可以理解的是，不同的加密方式也会对编解码网络结构进行适应性调整或改变。
需要说明的是，本实施提供的对信源信号的加密方式包括但不限于差分隐私处理、数据匿名化处理、同态加密和安全多方计算等加密方式，还可以是其他加密方式，具体可根据实际需要决定，在此不作具体限定。
本发明提供的语义通信方法，通过对信源数据加密，使得信源数据可以得到有效保护，可以降低数据泄露的潜在风险。
在一些实施例中，基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在信源信号的数据量超过目标阈值的情况下，对信源信号进行语义提取，得到编解码网络结构的中间层输出的隐层语义；
对隐层语义进行加密，得到加密数据。
在实际执行中，本发明实施例提供的语义通信方法可以应用于大量数据传输的密态语义通信场景。
需要说明的是，目标阈值可以根据用户需求设置，设置目标阈值后，可以在信源信号的数据量超过目标阈值的情况下，确定当前通信场景为大量数据传输。
在大量数据传输的场景下，加密数据在终端与服务器之间传输的通信开销难以忽视，在此场景下的语义通信框架如图4所示。
可以理解的是，基于图4所示的语义通信框架，对信源信号进行加密的方式可以采用与上述实施例相同的加密方式，在此不再赘述。
在一些实施例中，对于图4所示的语义通信框架，与图3所示的语义通信框架不同的是，先对信源信号进行语义提取，得到编解码网络结构的中间层输出的隐层语义；
再对隐层语义进行加密，得到加密数据。
在此通信框架下，本发明提供的语义通信方法可以包括如下步骤：
步骤1：发送终端将接收到的信源信号基于拆分学习进行初步语义提取，得到编解码网络结构的中间层输出的隐层语义。将前几层神经网络计算得到的隐层语义，进行同态加密或其他方式加密，得到加密数据。
其中，中间层可以是编解码网络结构中除输入层和输出层之外的至少一层神经网络。
步骤2：发送终端将加密数据传输至编码器，编码器结合公共知识库对加密数据进行后几层神经网络的语义编码，得到加密语义向量。编码器再对加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息。
步骤3：编码器将加密语义信息通过物理传输信道传送至解码器；
步骤4：解码器对接收到的加密语义信息进行信道解码，再结合公共知识库进行语义解码，恢复出接收到的初级密态语义信息；
步骤5：将初级密态语义信息传输至接收终端，接收终端对初级密态语义信息解密后，得到明文语义信息；
结合自身的私有知识库对接收到的明文语义信息进行本地语义解码，随后进行语义重构，最终得到语义私有解码信息。
本发明提供的语义通信方法，在不同数据量信源加密传输的场景下，可以采用不同通信框架和语义通信方法，提高了语义通信的适用性。
在一些实施例中，在所述加密方式为同态加密的情况下，编解码网络结构通过如下方式构建：
将编解码网络结构的激活函数设置为同态运算函数；
将编解码网络结构中的最大池化层替换为平均池化层。
以对信源信号进行同态加密为例说明本发明提供的编解码网络结构的训练过程。
训练步骤1：选取训练数据集作为公共知识库；训练数据集中信源信号类型可以根据不同的语义通信场景确定。
训练步骤2：构建基于公共知识库的编解码网络结构，以及基于私有知识库的解码网络结构；
在实际执行中，将编解码网络结构中的激活函数替换为同态运算函数。同态运算函数可以是由同态加法和同态乘法构成的近似函数，且将编解码网络结构中的最大池化层替换为平均池化层；
初始化编解码网络结构的模型参数；
训练步骤3：利用同态加密对信源信号进行加密，得到加密数据；
训练步骤4：使用编码器对加密数据进行处理，得到加密语义向量；
训练步骤5：使用解码器对加密语义向量进行处理，得到初级密态语义信息；
训练步骤6：使用同态解密对初级密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
训练步骤7：使用基于私有知识库的解码网络结构，对明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息；
训练步骤8：重复训练步骤1-7，直至基于公共知识库的编解码网络结构和基于私有知识库的解码网络结构的模型参数收敛或达到最大训练次数。
可以理解的是，现有编解码网络中的激活函数和最大池化层对应的是非线性运算，对信源信号进行同态加密后，为了与同态加密只能进行的线性运算适配，故将激活函数替换为近似多项式的函数，将最大池化层替换为平均池化层，可以对输入的信源信号起到***露给第三方的隐私保护作用。
该方法可以在增加少量的参数数量和服务器处理时间的前提下，大幅度降低用户所传数据隐私泄露的风险。
在上述实施例所提供的加密方式中，以对信源信号进行差分隐私处理为例说明本发明提供的编解码网络结构的训练过程。
训练步骤1：选取训练数据集作为公共知识库；训练数据集中信源信号类型可以根据不同的语义通信场景确定。
训练步骤2：构建基于公共知识库的编解码网络结构，以及基于私有知识库的解码网络结构，初始化编解码网络结构的参数；
训练步骤3：使用差分隐私技术对训练数据集中的信源信号进行处理，根据数据集敏感度添加噪声，得到扰动后的加密数据；
训练步骤4：使用编码器对加密数据进行处理，得到加密语义向量；
训练步骤5：使用解码器对加密语义向量进行处理，得到初级密态语义信息；
训练步骤6：使用基于私有知识库的解码网络结构，对明文语义信息进行本地语义解码，最后得到语义私有解码信息；
训练步骤7：重复训练步骤1-6，直至基于公共知识库的编解码网络结构和基于私有知识库的解码网络结构的模型参数收敛或达到最大训练次数。
本发明基于语义通信提出了面向密态语义的隐私保护通信架构，将数据加解密与结合私有知识库的语义本地解码模块融合到了传统的语义通信框架中。基于该语义通信框架，实现对现有的在第三方平台进行语义编解码数据的隐私保护，同时在不暴露接收端私有知识库给第三方的情况下，实现对收到信息的本地语义解码，与原始语义通信架构相比，用户的数据及私有知识库的隐私得到了有效保护，且在不同数据量信源加密传输的场景下，该框架都具有广泛的适用性。
图5为本发明提供的语义通信方法的流程示意图之二。参照图5，本发明提供的语义通信方法，应用于接收端，该方法可以包括：步骤510、步骤520、步骤530、步骤540和步骤550。
步骤510、接收发送端发送的加密语义信息；
步骤520、对加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
步骤530、采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
步骤540、对第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
步骤550、采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
需要说明的是，本发明提供的语义通信方法的执行主体可以是电子设备、电子设备中的部件、集成电路、或芯片。该电子设备可以是移动电子设备，也可以为非移动电子设备。示例性的，移动电子设备可以为手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、超级移动个人计算机(ultra-mobile personal computer，UMPC)、上网本或者个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等，非移动电子设备可以为服务器、网络附属存储器(Network Attached Storage，NAS)或者个人计算机(personal computer，PC)等，本发明不作具体限定。
下面以计算机执行本发明提供的语义通信方法为例，详细说明本发明的技术方案。
如图3所示，本发明提供的语义通信方法可以基于训练完成的语义通信框架实施。
该通信框架包括发送端和接收端两部分。发送端可以包括发送终端和编码器，接收端可以包括接收终端和解码器。发送端部分和接收端部分通过物理传输信道进行数据传输。
在本实施例中，在接收端接收发送端发送的加密语义信息之前的步骤与上述实施例相同，在此不再赘述。
在步骤510中，接收端的解码器接收发送端发送的加密语义信息。
在步骤520中，解码器对加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息。
在步骤530中，解码器再采用公共知识库构建的编解码网络结构，对第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息。解码器将第二密态语义信息发送至接收终端。
在步骤540中，接收终端对第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息。解密方式可以根据加密方式确定，在此不作具体限定。
在步骤550中，接收终端采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对明文语义信息进行本地语义解码，随后进行语义重构，最终得到语义私有解码信息。
本发明提供的语义通信方法，通过对加密数据进行编解码，不再是对原始数据的语义直接进行编解码，且在接收端不再是直接结合公共知识库恢复出语义信息，而是在此基础上，结合接收端私有知识库进行语义推理后恢复出带有本地私有解释的语义信息，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险，且能够对接收到的语义信息实现本地私有解码。
下面对本发明提供的语义通信装置进行描述，下文描述的语义通信装置与上文描述的语义通信方法可相互对应参照。
图6为本发明提供的语义通信装置的结构示意图之一。参照图6，本发明提供的语义通信装置，应用于发送端，该装置可以包括：加密模块610、第一编码模块620、第二编码模块630和发送模块640。
加密模块610，用于基于接收到的信源信号，得到加密数据；
第一编码模块620，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
第二编码模块630，用于对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
发送模块640，用于将所述加密语义信息发送至接收端。
本发明提供的语义通信装置，通过对加密数据进行编解码，不再是对原始数据的语义直接进行编解码，且在接收端不再是直接结合公共知识库恢复出语义信息，而是在此基础上，结合接收端私有知识库进行语义推理后恢复出带有本地私有解释的语义信息，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险，且能够对接收到的语义信息实现本地私有解码。
在一些实施例中，所述加密模块610，还用于：
在所述信源信号的数据量超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行语义提取，得到所述编解码网络结构的中间层输出的隐层语义；
对所述隐层语义进行加密，得到所述加密数据。
在一些实施例中，所述加密模块610，还用于：
在所述信源信号的数据量不超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行加密，得到所述加密数据。
在一些实施例中，所述信源信号的加密方式包括以下任一项：
差分隐私处理、数据匿名化处理、同态加密和安全多方计算。
在一些实施例中，在所述加密方式为同态加密的情况下，所述编解码网络结构通过如下方式构建：
将所述编解码网络结构的激活函数设置为同态运算函数；
将所述编解码网络结构中的最大池化层替换为平均池化层。
图7为本发明提供的语义通信装置的结构示意图之二。参照图7，本发明提供的语义通信装置，应用于接收端，该方法可以包括：接收模块710、第一解码模块720、第二解码模块730、解密模块740和第三解码模块750。
接收模块710，用于接收发送端发送的加密语义信息；
第一解码模块720，用于对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
第二解码模块730，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
解密模块740，用于对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
第三解码模块750，用于采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
本发明提供的语义通信装置，通过对加密数据进行编解码，不再是对原始数据的语义直接进行编解码，且在接收端不再是直接结合公共知识库恢复出语义信息，而是在此基础上，结合接收端私有知识库进行语义推理后恢复出带有本地私有解释的语义信息，降低了语义通信在第三方平台编解码时数据隐私泄露的潜在风险，且能够对接收到的语义信息实现本地私有解码。
图8示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图8所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)810、通信接口(Communications Interface)820、存储器(memory)830和通信总线840，其中，处理器810，通信接口820，存储器830通过通信总线840完成相互间的通信。处理器810可以调用存储器830中的逻辑指令，以执行语义通信方法，该方法包括：
基于接收到的信源信号，得到加密数据；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
将所述加密语义信息发送至接收端。
或者该方法包括：
接收发送端发送的加密语义信息；
对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
此外，上述的存储器830中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的语义通信方法，该方法包括：
基于接收到的信源信号，得到加密数据；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
将所述加密语义信息发送至接收端。
或者该方法包括：
接收发送端发送的加密语义信息；
对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的语义通信方法，该方法包括：
基于接收到的信源信号，得到加密数据；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
将所述加密语义信息发送至接收端。
或者该方法包括：
接收发送端发送的加密语义信息；
对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种语义通信方法，其特征在于，应用于发送端，包括：
基于接收到的信源信号，得到加密数据；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
将所述加密语义信息发送至接收端。
2.根据权利要求1所述的语义通信方法，其特征在于，所述基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在所述信源信号的数据量超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行语义提取，得到所述编解码网络结构的中间层输出的隐层语义；
对所述隐层语义进行加密，得到所述加密数据。
3.根据权利要求1所述的语义通信方法，其特征在于，所述基于接收到的信源信号，得到加密数据，包括：
在所述信源信号的数据量不超过目标阈值的情况下，对所述信源信号进行加密，得到所述加密数据。
4.根据权利要求2或3所述的语义通信方法，其特征在于，所述信源信号的加密方式包括以下任一项：
差分隐私处理、数据匿名化处理、同态加密和安全多方计算。
5.根据权利要求4所述的语义通信方法，其特征在于，在所述加密方式为同态加密的情况下，所述编解码网络结构通过如下方式构建：
将所述编解码网络结构的激活函数设置为同态运算函数；
将所述编解码网络结构中的最大池化层替换为平均池化层。
6.一种语义通信方法，其特征在于，应用于接收端，包括：
接收发送端发送的加密语义信息；
对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
7.一种语义通信装置，其特征在于，应用于发送端，包括：
加密模块，用于基于接收到的信源信号，得到加密数据；
第一编码模块，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述加密数据进行语义编码，得到加密语义向量；
第二编码模块，用于对所述加密语义向量进行信道编码，得到加密语义信息；
发送模块，用于将所述加密语义信息发送至接收端。
8.一种语义通信装置，其特征在于，应用于接收端，包括：
接收模块，用于接收发送端发送的加密语义信息；
第一解码模块，用于对所述加密语义信息进行信道解码，得到第一密态语义信息；
第二解码模块，用于采用基于公共知识库构建的编解码网络结构，对所述第一密态语义信息进行语义解码，得到第二密态语义信息；
解密模块，用于对所述第二密态语义信息进行解密，得到明文语义信息；
第三解码模块，用于采用基于私有知识库构建的解码网络结构，对所述明文语义信息进行本地语义解码，得到语义私有解码信息。
9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述语义通信方法。
10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述语义通信方法。
11.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述语义通信方法。
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WO2023236986A1 (zh) * 2022-06-10 2023-12-14 华为技术有限公司 一种通信方法及通信装置

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