邊緣計算的發(fā)展及應(yīng)用前景
邊緣計算是云計算以外的另一種可選解決方案，未來它的應(yīng)用范圍很有可能將遠(yuǎn)不止是無人駕駛汽車。
所謂邊緣計算就是在網(wǎng)絡(luò)邊緣結(jié)點來處理、分析數(shù)據(jù)，而不是在中央服務(wù)器里整理后實施處理。在這里“邊緣節(jié)點”目前主要包括，通信基站、服務(wù)器、網(wǎng)關(guān)設(shè)備以及終端設(shè)備。與云計算相比邊緣計算在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械奈恢酶?，即更加靠近“用戶”——?shù)據(jù)產(chǎn)生的地方。作為對云計算方式的補(bǔ)充，邊緣計算彌補(bǔ)了云計算的諸多缺陷。邊緣計算是云計算以外的另一種可選解決方案，未來它的應(yīng)用范圍很有可能將遠(yuǎn)不止是無人駕駛汽車。
包括亞馬遜、微軟和谷歌在內(nèi)的一些科技巨頭都在探索“邊緣計算”技術(shù)，這可能會引發(fā)下一場大規(guī)模的計算競賽。雖然亞馬遜云服務(wù)（AWS）在公共云領(lǐng)域仍然占據(jù)主導(dǎo)地位，但誰將成為這個新興的邊緣計算領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者仍有待觀察。在本文中，我們將深入探討什么是邊緣計算，與該技術(shù)相關(guān)的優(yōu)勢，以及它在各行各業(yè)中的應(yīng)用。
云計算賦能互聯(lián)世界
從可穿戴設(shè)備到聯(lián)網(wǎng)廚房電器，聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以說無處不在。據(jù)估計，到2019年，全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模將超過1.7萬億美元，較2013年的4860億美元增長逾兩倍。因此，云計算——許多智能設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)來運作的過程——已經(jīng)成為一種越來越主流的趨勢。云計算使得公司能夠在自己的物理硬件之外，通過遠(yuǎn)程服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)（俗稱“云”）存儲和處理數(shù)據(jù)（以及其他的計算任務(wù)）。例如，你可以選擇使用蘋果的iCloud云服務(wù)來備份你的智能手機(jī)，然后你可以通過另一個聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（比如你的臺式電腦）檢索智能手機(jī)里的數(shù)據(jù)，方法是登錄你的賬戶連接到云。你的信息不再受到智能手機(jī)或臺式機(jī)的內(nèi)部硬盤容量的限制。
這只是眾多云計算用例之一。另一個例子是通過Web端或移動瀏覽器來訪問各種完整的應(yīng)用程序。由于云計算越來越受歡迎，它吸引了亞馬遜谷歌、微軟和IBM等大型科技公司入局。據(jù)私有云管理公司RightScale于2018年進(jìn)行的一項調(diào)查顯示，在主要的公共云提供商當(dāng)中，亞馬遜AWS和微軟Azure分列第一和第二。但是并不是所有的應(yīng)用程序和用例都適合集中式云計算，邊緣計算則夠在傳統(tǒng)云基礎(chǔ)設(shè)施可能難以解決的領(lǐng)域提供解決方案。
邊緣計算的優(yōu)勢
低時延：由于數(shù)據(jù)是在邊緣結(jié)點進(jìn)行分析處理，降低了延遲，提升應(yīng)用的響應(yīng)速度。據(jù)運營商估計，如若經(jīng)由部署在接入點的MEC完成處理和轉(zhuǎn)發(fā)，則時延有望控制在1ms之內(nèi)。
更安全：一些比較敏感的數(shù)據(jù)直接在邊緣進(jìn)行分析處理，不用全部上傳至云計算平臺，能夠盡可能的避免數(shù)據(jù)泄露問題。
減少數(shù)據(jù)傳輸：數(shù)據(jù)不需要全部傳輸?shù)皆贫?，減少智能設(shè)備和數(shù)據(jù)中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，節(jié)省了大量帶寬成本，同時還能減小核心網(wǎng)絡(luò)的擁堵。
提高可用性：邊緣計算分擔(dān)（offload）了中心服務(wù)器的計算任務(wù)，并且降低了出現(xiàn)單點故障的可能。另外很多智能終端設(shè)備在非工作狀態(tài)下處于閑置狀態(tài)，邊緣計算可以充分的對其加以利用，提高了資源的利用率。
2016年，Salesforce網(wǎng)站的北美14站點（又名NA14）宕機(jī)超過24個小時?？蛻魺o法訪問用戶數(shù)據(jù)，從電話號碼到電子郵件等等，業(yè)務(wù)運營遭受嚴(yán)重的破壞。
此后，Salesforce將它的物聯(lián)網(wǎng)云轉(zhuǎn)移到亞馬遜的AWS上，但是這次宕機(jī)事件凸顯了僅僅依賴云的一大弊病。
減少對云的依賴也意味著某些設(shè)備可以穩(wěn)定的離線運行。 這在互聯(lián)網(wǎng)連接受限的地區(qū)就能派上用場—無論是在嚴(yán)重缺乏網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的特定地區(qū)，還是油田等通常無法訪問的偏遠(yuǎn)地區(qū)。
另一個關(guān)鍵的優(yōu)勢和其安全性和合規(guī)性有關(guān)。 隨著政府越來越關(guān)注企業(yè)如何利用消費者的數(shù)據(jù)，這一點尤為重要。 由于邊緣設(shè)備能夠在本地收集和處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不必傳輸?shù)皆贫耍虼耍舾行畔⒉恍枰?jīng)由網(wǎng)絡(luò)，這樣要是云遭到網(wǎng)絡(luò)的攻擊，影響就不會那么影響。
邊緣計算還能讓新型聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和舊時的“遺留”設(shè)備間實現(xiàn)互通，它將舊時系統(tǒng)使用的通信協(xié)議“轉(zhuǎn)換成現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備能夠理解的語言”，這意味著傳統(tǒng)工業(yè)設(shè)備可以無縫且高效的連接到現(xiàn)代的物聯(lián)網(wǎng)平臺。
邊緣計算的發(fā)展現(xiàn)狀
今天，邊緣計算市場仍然處于初期發(fā)展階段。但隨著越來越多的設(shè)備連網(wǎng)，它似乎備受關(guān)注。主宰云計算市場的那些公司（亞馬遜、谷歌和微軟）正在成為邊緣計算領(lǐng)域的領(lǐng)先者。
邊緣計算各行業(yè)的應(yīng)用
隨著傳感器價格和計算成本的持續(xù)下降，更多的“東西”將被連接到互聯(lián)網(wǎng)。隨著更多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備變得可用，邊緣計算將在各行各業(yè)中得到越來越多的應(yīng)用，尤其是在云計算效率低下的一些領(lǐng)域。以下幾個行業(yè)將會從邊緣計算的潛力中獲益。
交通運輸
邊緣計算技術(shù)最顯而易見的潛在應(yīng)用之一是交通運輸——更具體地說，是無人駕駛汽車。自動駕駛汽車裝備了各種各樣的傳感器，從攝像頭到雷達(dá)到激光系統(tǒng)，來幫助車輛運行。
如前所述，這些自動駕駛汽車可以利用邊緣計算，通過這些傳感器在離車輛更近的地方處理數(shù)據(jù)，進(jìn)而盡可能地減少系統(tǒng)在駕駛過程中的響應(yīng)時間。雖然無人駕駛汽車還不是主流趨勢，但公司們正在未雨綢繆。不過，不僅僅是自動駕駛汽車會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)并需要實時處理。飛機(jī)、火車和其他的交通工具也是如此——不管它們有沒有人類駕駛。
例如，飛機(jī)制造商龐巴迪（Bombardier）的C系列飛機(jī)就裝備了大量的傳感器來迅速檢測發(fā)動機(jī)的性能問題。在12小時的飛行中，飛機(jī)產(chǎn)生了多達(dá)844 TB的數(shù)據(jù)。邊緣計算支持對數(shù)據(jù)進(jìn)行實時處理，因此該公司能夠主動處理引擎問題。
醫(yī)療保健
如今，人們越來越喜歡佩戴健身追蹤設(shè)備、血糖監(jiān)測儀、智能手表和其他監(jiān)測健康狀況的可穿戴設(shè)備。但是，要真正地從所收集的海量數(shù)據(jù)中獲益，實時分析可能是必不可少的——許多的可穿戴設(shè)備直接連接到云上，但也有其他的一些設(shè)備支持離線運行。一些可穿戴健康監(jiān)控器可以在不連接云的情況下本地分析脈搏數(shù)據(jù)或睡眠模式。然后，醫(yī)生可以當(dāng)場對病人進(jìn)行評估，并就病人的健康狀況提供即時反饋。
但在醫(yī)療保健領(lǐng)域，邊緣計算的潛力遠(yuǎn)不局限于可穿戴設(shè)備。不妨想想，快速的數(shù)據(jù)處理能夠給遠(yuǎn)程患者監(jiān)控、住院患者護(hù)理以及醫(yī)院和診所的醫(yī)療管理帶來多大的好處。醫(yī)生和臨床醫(yī)生將能夠為患者提供更快、更好的護(hù)理，同時患者所生成的健康數(shù)據(jù)也多了一層安全保護(hù)。醫(yī)院病床平均有20個以上的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，會產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)的處理將直接發(fā)生在更靠近邊緣的地方，而不是將保密數(shù)據(jù)發(fā)送到云端，因此能夠避免數(shù)據(jù)被不當(dāng)訪問的風(fēng)險。
如前所述， 本地化數(shù)據(jù)處理意味著大范圍的云端或網(wǎng)絡(luò)故障不會影響業(yè)務(wù)運轉(zhuǎn)。即使云操作中斷，這些醫(yī)院的傳感器也能獨立地正常運行。
制造業(yè)
智能制造有望從現(xiàn)代工廠大量部署的傳感器中獲得洞見。由于能夠減少滯后，邊緣計算可能會使得制造流程能夠更快速地做出響應(yīng)和變動，能夠?qū)崟r地應(yīng)用數(shù)據(jù)分析得出的洞見和實時行動。這可能包括在機(jī)器過熱之前將其關(guān)閉。一家工廠可以使用兩個機(jī)器人來完成同樣的任務(wù)，兩個機(jī)器人裝有傳感器，并連接到一個邊緣設(shè)備上。邊緣設(shè)備可以通過運行一個機(jī)器學(xué)習(xí)模型來預(yù)測其中一個機(jī)器人是否會操作失敗。如果邊緣設(shè)備斷定機(jī)器人很可能會出現(xiàn)故障，它就會觸發(fā)行動來阻止或減慢機(jī)器人的運轉(zhuǎn)。這會使得工廠能夠?qū)崟r地評估潛在的故障。如果機(jī)器人能夠自己處理數(shù)據(jù)，它們也可能變得更加自給自足和反應(yīng)靈敏。邊緣計算應(yīng)該支持更快地從大數(shù)據(jù)中更多的洞見，以及支持將更多的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)應(yīng)用到業(yè)務(wù)運營中。
最終目標(biāo)是，挖掘?qū)崟r產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)的巨大價值，防止安全隱患，并減少工廠車間機(jī)器運轉(zhuǎn)中斷的情況。
農(nóng)業(yè)和智能農(nóng)場
邊緣計算非常適合應(yīng)用于農(nóng)業(yè)，因為農(nóng)場經(jīng)常處于偏遠(yuǎn)的位置和惡劣的環(huán)境中，可能存在帶寬和網(wǎng)絡(luò)連接方面的問題?，F(xiàn)在，想要改善網(wǎng)絡(luò)連接的智能農(nóng)場需要在昂貴的光纖、微波連接或者擁有一顆全天候運行的衛(wèi)星上進(jìn)行投資；而邊緣計算則是一種合適的、具有成本效益的替代方案。智能農(nóng)場可以使用邊緣計算來監(jiān)測溫度和設(shè)備性能，以及自動讓各種設(shè)備（比如過熱的泵）減緩運轉(zhuǎn)或者關(guān)閉。
能源和電網(wǎng)控制
邊緣計算或許在整個能源行業(yè)都尤其有效，尤其是在石油和天然氣設(shè)施的安全監(jiān)測方面。
例如，壓力和濕度傳感器應(yīng)當(dāng)受到嚴(yán)密監(jiān)控，不能在連接性上出差錯，尤其是考慮到這些傳感器大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)。如果出現(xiàn)異常情況——比如油管過熱——卻沒有被及時注意到，那就可能會發(fā)生災(zāi)難性的爆炸。
邊緣計算的另一個好處是能夠?qū)崟r檢測設(shè)備故障。 通過電網(wǎng)控制，傳感器可以監(jiān)控從電動汽車到風(fēng)力發(fā)電廠的一切設(shè)施所產(chǎn)生的能源，有助于相應(yīng)作出決策來降低成本和提高能源生產(chǎn)效率。
其他行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用
其他可以利用邊緣計算技術(shù)的行業(yè)包括金融業(yè)和零售業(yè)。這兩個行業(yè)都使用大型的客戶和后端數(shù)據(jù)集來提供從選股信息到店內(nèi)服裝擺放的各種信息，可以從減少對云計算的依賴中獲益。
零售可以使用邊緣計算應(yīng)用程序來增強(qiáng)顧客體驗。如今，許多零售商都在致力于改善店內(nèi)體驗，優(yōu)化數(shù)據(jù)收集和分析的方式對它們而言絕對很有意義——尤其是考慮到許多零售商已經(jīng)在嘗試使用聯(lián)網(wǎng)的智能顯示屏。
此外，很多人使用店內(nèi)平板電腦所生成的銷售點數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)會被傳輸?shù)皆贫嘶驍?shù)據(jù)中心。借助邊緣計算，數(shù)據(jù)可以在本地進(jìn)行分析，從而減少敏感數(shù)據(jù)泄漏的風(fēng)險。