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[導(dǎo)讀]   邊緣計(jì)算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺(tái),就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安

  邊緣計(jì)算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè),采用網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺(tái),就近提供最近端服務(wù)。其應(yīng)用程序在邊緣側(cè)發(fā)起,產(chǎn)生更快的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng),滿足行業(yè)在實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、應(yīng)用智能、安全與隱私保護(hù)等方面的基本需求。邊緣計(jì)算處于物理實(shí)體和工業(yè)連接之間,或處于物理實(shí)體的頂端。而云端計(jì)算,仍然可以訪問邊緣計(jì)算的歷史數(shù)據(jù)。

  邊緣計(jì)算并非是一個(gè)新鮮詞。作為一家內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)CDN和云服務(wù)的提供商AKAMAI,早在2003年就與IBM合作“邊緣計(jì)算”。作為世界上最大的分布式計(jì)算服務(wù)商之一,當(dāng)時(shí)它承擔(dān)了全球15-30%的網(wǎng)絡(luò)流量。在其一份內(nèi)部研究項(xiàng)目中即提出“邊緣計(jì)算”的目的和解決問題,并通過AKAMAI與IBM在其WebSphere上提供基于邊緣Edge的服務(wù)。

  對(duì)物聯(lián)網(wǎng)而言,邊緣計(jì)算技術(shù)取得突破,意味著許多控制將通過本地設(shè)備實(shí)現(xiàn)而無需交由云端,處理過程將在本地邊緣計(jì)算層完成。這無疑將大大提升處理效率,減輕云端的負(fù)荷。由于更加靠近用戶,還可為用戶提供更快的響應(yīng),將需求在邊緣端解決。

  邊緣計(jì)算強(qiáng)調(diào)的是邊緣。如果說云計(jì)算意味著要將所有的數(shù)據(jù)都匯總到后端的數(shù)據(jù)中心處理,那么邊緣計(jì)算則是在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)邊緣智能。正是基于這一特性,邊緣計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高頻交互、實(shí)時(shí)傳輸,因此有望在物聯(lián)網(wǎng)和人工智能時(shí)代大放異彩。相關(guān)預(yù)測(cè)顯示,到 2020 年將有超過 500 億的終端與設(shè)備聯(lián)網(wǎng),未來超過 50%的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)分析、處理與儲(chǔ)存。

  隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算的發(fā)展,邊緣計(jì)算正在興起。邊緣計(jì)算源于工業(yè)領(lǐng)域,主要部署在終端設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上,旨在幫助工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備,在數(shù)據(jù)不上傳云端的情況下,也能夠具有近端的決策控制力。隨著邊緣計(jì)算熱度不斷升溫,邊緣計(jì)算和霧計(jì)算的差別,邊緣計(jì)算如何分層部署等現(xiàn)實(shí)問題,成為業(yè)界關(guān)注的觀點(diǎn)。

  

  邊緣計(jì)算≠霧計(jì)算

  如果留意“邊緣計(jì)算”,就會(huì)發(fā)現(xiàn)它有個(gè)兄弟,叫“霧計(jì)算”。大多數(shù)發(fā)表的文章,對(duì)這個(gè)詞的解釋是差不多的:它們都是相對(duì)于“云計(jì)算”而言的,在網(wǎng)絡(luò)邊緣,更接近原生數(shù)據(jù)(物理感知)的地方進(jìn)行的計(jì)算。

  此前,我們看到的大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)信息處理模式,都是“端-管-云”的模式。在應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng),“端”只負(fù)責(zé)收集數(shù)據(jù)、執(zhí)行指令,而“云”負(fù)責(zé)所有的數(shù)據(jù)分析和控制邏輯功能。“邊緣計(jì)算”或者“霧計(jì)算”,就是將部分?jǐn)?shù)據(jù)分析和控制邏輯功能,放到應(yīng)用場(chǎng)景的附近來實(shí)現(xiàn),因而也有一個(gè)很形象的叫法——“貼地計(jì)算”。

  雖然,整體上“邊緣計(jì)算”和“霧計(jì)算”的概念差不多,但其實(shí)還是有差別的。

  “邊緣計(jì)算”源自工業(yè)領(lǐng)域,主要部署在終端設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)上。目前已經(jīng)普遍存在于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(嵌入式物聯(lián)網(wǎng))應(yīng)用、制造業(yè)、零售、ATM 機(jī)、智能手機(jī)和虛擬/混合現(xiàn)實(shí)等領(lǐng)域。邊緣計(jì)算使得工業(yè)生產(chǎn)中的設(shè)備,無需云計(jì)算的幫助,也能具有近端的決策控制能力。

  “霧計(jì)算”(Fog CompuTIng),脫殼于“云計(jì)算”,是指將云計(jì)算的(部分)功能,部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備中,局部的集中化計(jì)算。它其實(shí)是云計(jì)算(Cloud CompuTIng)的延伸概念,由思科于 2011 年提出。

  由此可見,“邊緣計(jì)算”和“霧計(jì)算”確實(shí)還是有一些差異的。邊緣計(jì)算主要是在“端”中,這個(gè)端是指電子終端設(shè)備或傳感器;而霧計(jì)算還是在“云”中,部署在一定區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)集中站點(diǎn)上。用一個(gè)智慧家庭的(WiFi)網(wǎng)絡(luò)來舉例,一個(gè) App 在手機(jī)內(nèi)進(jìn)行的脫網(wǎng)計(jì)算就是邊緣計(jì)算,而家庭智能盒子(智能 WiFi 網(wǎng)關(guān))則是霧計(jì)算的主體。

  盡管兩者有所差別,但目前有一些文章并沒有嚴(yán)格區(qū)分二者。事實(shí)上,由于物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)場(chǎng)景廣泛,應(yīng)用在“端”和“網(wǎng)關(guān)”上的計(jì)算都會(huì)有所涉及。所以,既然它們都是相對(duì)于“云計(jì)算”而言的,那么也就沒有必要區(qū)分部署的位置(生產(chǎn)設(shè)備、傳感設(shè)備、網(wǎng)關(guān)/服務(wù)器),一般情況下都以“邊緣計(jì)算”為表述。

  智能分層部署

  “邊緣計(jì)算”和“霧計(jì)算”的差異,給我們以啟示:物聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)算能力,具有分層部署的特征。這個(gè)特征,不同于互聯(lián)網(wǎng)中的云計(jì)算部署模式,可以從兩個(gè)維度來討論。

  參考物聯(lián)網(wǎng)的邊緣架構(gòu)模型

  邊緣計(jì)算聯(lián)盟 ECC 針對(duì)邊緣計(jì)算,定義了四個(gè)領(lǐng)域:設(shè)備域(感知與控制層)、網(wǎng)絡(luò)域(連接和網(wǎng)絡(luò)層)、數(shù)據(jù)域(存儲(chǔ)和服務(wù)層)、應(yīng)用域(業(yè)務(wù)和智能層)。這四個(gè)“層域”就是邊緣計(jì)算的計(jì)算對(duì)象。

  設(shè)備域:邊緣計(jì)算在這一層,可以對(duì)感知的信息直接進(jìn)行計(jì)算處理。比如在視頻采集、音頻采集中直接部署智能鑒別的能力;又或者像手機(jī)一樣,能夠由語音輸入直接轉(zhuǎn)換成文字輸出。

  網(wǎng)絡(luò)域:通過部署計(jì)算能力,實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的自動(dòng)轉(zhuǎn)換,對(duì)數(shù)據(jù)格式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。要解決物理網(wǎng)中數(shù)據(jù)異構(gòu)的問題,就需要在網(wǎng)絡(luò)域中部署邊緣計(jì)算,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)據(jù)傳遞的標(biāo)準(zhǔn)化(例如將所有的感知數(shù)據(jù)都換算成 MQTT 類型數(shù)據(jù),并通過 HTTP 方式傳遞)。同時(shí),網(wǎng)絡(luò)域的邊緣計(jì)算,還能對(duì)“融合網(wǎng)絡(luò)”進(jìn)行智能化管理,實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的冗余,保證網(wǎng)絡(luò)的安全,并可進(jìn)一步參與網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化工作。

  數(shù)據(jù)域:邊緣計(jì)算,使得數(shù)據(jù)管理更智能、存儲(chǔ)方式更靈活。首先,邊緣計(jì)算可以對(duì)數(shù)據(jù)的完整性和一致性進(jìn)行分析,并進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗工作,消滅系統(tǒng)中的“臟”數(shù)據(jù)。其次,邊緣計(jì)算可以對(duì)計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及系統(tǒng)負(fù)載進(jìn)行動(dòng)態(tài)地部署。最后,邊緣計(jì)算還能和云端計(jì)算保持高效協(xié)同、合理分擔(dān)運(yùn)算任務(wù)。

  應(yīng)用域:邊緣計(jì)算提供屬地化的業(yè)務(wù)邏輯和應(yīng)用智能。它使得應(yīng)用具有靈便、快速反應(yīng)的能力,并在離線的情況下(和云端失去聯(lián)系時(shí)),仍能夠獨(dú)立地提供本地化的應(yīng)用服務(wù)。在物聯(lián)網(wǎng)貼近用戶和應(yīng)用場(chǎng)景的地方,邊緣計(jì)算被部署在以上 4 個(gè)層域中。它使得設(shè)備具有智能化的感知能力,裝配自適應(yīng)的連接策略和(數(shù)字)部署策略,解決系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)異構(gòu)問題,并提供局部的業(yè)務(wù)邏輯甚至智能。

  參考物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用/地域/覆蓋范圍

  從始創(chuàng)的感知數(shù)據(jù)到終結(jié)的云端智能,數(shù)據(jù)會(huì)根據(jù)應(yīng)用的需要而經(jīng)歷多次的匯聚和計(jì)算。例如從智慧家庭到智慧城市,海量的數(shù)據(jù)匯集并非一步到位實(shí)現(xiàn)的。此外,數(shù)據(jù)匯聚的每個(gè)階段中還各有獨(dú)立的應(yīng)用和業(yè)務(wù),這意味著計(jì)算有層級(jí)化部署的需要。

  智慧城市被分成了四個(gè)“物聯(lián)網(wǎng)(大?。蛹?jí)”:家、小區(qū)、社區(qū)、城市(如下圖)。這四層各有應(yīng)用和服務(wù),服務(wù)范圍和覆蓋區(qū)域從家到城市逐漸擴(kuò)大。各層級(jí)中有部分應(yīng)用相對(duì)獨(dú)立,與上下層級(jí)無關(guān);而另有一部分應(yīng)用則會(huì)“層層升級(jí)”:家庭醫(yī)生(家)》社區(qū)醫(yī)療(社區(qū))》醫(yī)療衛(wèi)生(城市)。

  從物聯(lián)網(wǎng)層級(jí)的角度來看,云計(jì)算和邊緣計(jì)算的關(guān)系,會(huì)依據(jù)應(yīng)用來區(qū)分:

  1、對(duì)于各層級(jí)獨(dú)有的業(yè)務(wù),只需在對(duì)應(yīng)層級(jí)獨(dú)立部署針對(duì)性的計(jì)算能力(只需要“云計(jì)算”)。

  2、對(duì)于穿透(關(guān)聯(lián))多層級(jí)的應(yīng)用,需要從上至下都部署計(jì)算能力。下層計(jì)算和上層計(jì)算的關(guān)系就是邊緣計(jì)算和云計(jì)算的關(guān)系。“社區(qū)醫(yī)療-社區(qū)”是“家庭醫(yī)生-家”的“云”,而又是“醫(yī)療衛(wèi)生-城市”的“邊緣”。

  3、“邊緣”和“云”的關(guān)系互換:針對(duì)單個(gè)應(yīng)用,可能會(huì)在(物理網(wǎng)的)上層級(jí)部署邊緣計(jì)算,而在下層級(jí)部署云計(jì)算。

  值得一提的是,某個(gè)應(yīng)用(如社區(qū)商城)可能會(huì)出現(xiàn)下列情況:應(yīng)用的核心邏輯和預(yù)測(cè)分析主要部署在“社區(qū)”和“小區(qū)”中,針對(duì)地區(qū)人口的喜好售賣消費(fèi)商品;應(yīng)用需要從“城市”層級(jí)提取一些外部數(shù)據(jù)(例如商品的全市平均價(jià)格等等);應(yīng)用在“城市”中沒有大量的應(yīng)用域計(jì)算需求。若是如此,那么上層的“城市”對(duì)于下層的“社區(qū)”、“小區(qū)”而言就是“邊緣”了。理所當(dāng)然,該應(yīng)用在“城市”層域中部署的計(jì)算能力就是邊緣計(jì)算。“關(guān)系互換”的情況在工業(yè)領(lǐng)域可能會(huì)更多。例如工業(yè)生產(chǎn)中的質(zhì)量管理、流程管理。

  工廠的質(zhì)量和流程管理系統(tǒng)通常都部署在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng),大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)就保存在“邊緣”的網(wǎng)絡(luò)中。而要實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn),還需要提取許多和質(zhì)量、供應(yīng)鏈有關(guān)的外部信息(用戶投訴、產(chǎn)品/零部件返修信息、產(chǎn)品生命周期信息、合作方的質(zhì)量信息等)。這些信息最終會(huì)隨著物聯(lián)網(wǎng),匯集到“邊緣”的質(zhì)量和流程管理系統(tǒng)中進(jìn)行質(zhì)量分析、預(yù)測(cè)。顯然,對(duì)于質(zhì)量和流程管理系統(tǒng)來說,自身以外的互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng),都是邊緣網(wǎng)絡(luò)。

  可以預(yù)見,工業(yè)生產(chǎn)的“云計(jì)算”會(huì)更多地部署在物聯(lián)網(wǎng)的邊緣,工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的附近。根據(jù)應(yīng)用的需要,計(jì)算能力會(huì)部署在物聯(lián)網(wǎng)各個(gè)(大?。蛹?jí)中。不管“計(jì)算”部署在哪個(gè)層級(jí),若承擔(dān)了現(xiàn)場(chǎng)指揮的主要職責(zé),就屬于邊緣計(jì)算;若承擔(dān)了大數(shù)據(jù)和智能化預(yù)測(cè)的主要職責(zé),就屬于云計(jì)算。

  隨著應(yīng)用在計(jì)算部署上的靈活性不斷增加,云計(jì)算和邊緣計(jì)算會(huì)走向融合,并越來越難區(qū)分。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)中充滿了隨處可取、隨處即用的通用計(jì)算能力時(shí),“泛在計(jì)算”將應(yīng)勢(shì)而生。 邊緣智能是未來

  在物聯(lián)網(wǎng)邊緣部署簡單的應(yīng)用邏輯,無法滿足多姿多態(tài)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。在靠近應(yīng)用場(chǎng)景的地方,必須部署一定的智能,才能在物聯(lián)網(wǎng)邊緣構(gòu)建起健碩的應(yīng)用生態(tài)。

  邊緣計(jì)算本質(zhì)就是“貼地”的云計(jì)算。邊緣計(jì)算最重要的能力就是繼承云計(jì)算的智能。就目前的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)來看,理論上已經(jīng)能做到這一點(diǎn)。針對(duì)某一種應(yīng)用,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法(云計(jì)算)在學(xué)習(xí)了足夠多的應(yīng)用場(chǎng)景后,可先進(jìn)行“瘦身”(精簡),再部署在網(wǎng)絡(luò)邊緣(部署具有智能的邊緣計(jì)算),從而形成了邊緣智能。這樣,即使脫離云計(jì)算的支撐,邊緣智能也能夠?qū)崿F(xiàn)該應(yīng)用場(chǎng)景的大部分智能。

  例如,2017 年 5 月 23 日,人工智能 AlphaGo 執(zhí)白 1/4 子戰(zhàn)勝了柯潔。這其中值得注意的是,那天出戰(zhàn)的是“一只”單機(jī)版的 AlphaGo。

  當(dāng)邊緣計(jì)算成為邊緣智能,可使得局域、邊緣的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)具備自治自律的行為能力。自給自足的算力和智能,將使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以擺脫“云計(jì)算”而相對(duì)獨(dú)立地運(yùn)營。

  結(jié) 語

  邊緣計(jì)算具有層次(“層域”和“層級(jí)”)化部署的特性。

  一方面,邊緣計(jì)算部署在邊緣架構(gòu)模型的各個(gè)層域上。計(jì)算能力在物理網(wǎng)邊緣的分層域部署,使得應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)局部(例如智慧家庭),也能夠形成“‘感知’-‘連接’-‘分析和預(yù)測(cè)’-‘控制’”的信息環(huán)路。從而,使各類數(shù)據(jù)的信息價(jià)值獲得釋放。

  另一方面,在物聯(lián)網(wǎng)不同范圍(大小層級(jí))中部署計(jì)算能力,開發(fā)者不僅能根據(jù)業(yè)務(wù)需求和特性構(gòu)建出大小適合的信息環(huán)路,還能使“垂直”業(yè)務(wù)在各層級(jí)之間“環(huán)環(huán)相扣”,相互服務(wù)并實(shí)現(xiàn)價(jià)值互遞。

  邊緣計(jì)算的更高價(jià)值是邊緣智能。

  邊緣計(jì)算,是智能化云計(jì)算的落地部署。應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)局部實(shí)現(xiàn)了信息成環(huán),并能夠通過邊緣計(jì)算,實(shí)現(xiàn)信息決策、行為反饋、自動(dòng)組網(wǎng)、負(fù)載平衡等全層域的智能化。在脫離云計(jì)算的情況下,應(yīng)用也能夠獨(dú)立地、靈活地運(yùn)行,從而在應(yīng)用場(chǎng)景的小范圍內(nèi)形成物聯(lián)網(wǎng)“生態(tài)”(各種類設(shè)備之間,形成信息互助服務(wù)的機(jī)制)。

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北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動(dòng)力")與長三角投資(上海)有限...

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