邊緣計(jì)算將是萬(wàn)物互聯(lián)下的新型計(jì)算模型

（文章來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)整理）

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長(zhǎng)是信息科學(xué)主旋律，隨著萬(wàn)物互聯(lián)趨勢(shì)不斷加深，數(shù)據(jù)的增長(zhǎng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了網(wǎng)絡(luò)帶寬的增速。同時(shí)，智能制造、無(wú)人駕駛等眾多新型應(yīng)用對(duì)延遲提出了更高的要求。邊緣計(jì)算（edge computing）作為一種新的計(jì)算模式，使數(shù)據(jù)在源頭附近就能得到及時(shí)有效的處理，滿足實(shí)時(shí)性、降低帶寬和隱私保護(hù)等需求。

目前，邊緣計(jì)算還沒(méi)有一個(gè)嚴(yán)格統(tǒng)一的定義，研究者們從不同視角來(lái)理解邊緣計(jì)算。筆者認(rèn)為，邊緣計(jì)算是指在網(wǎng)絡(luò)邊緣執(zhí)行計(jì)算的一種新型計(jì)算模式，包括兩個(gè)部分：下行的云服務(wù)和上行的萬(wàn)物互聯(lián)服務(wù)。邊緣計(jì)算中的“邊緣”（edge）指從數(shù)據(jù)源到云計(jì)算中心路徑之間的任意計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。可以把這條路徑上的資源看作是一個(gè)“連續(xù)統(tǒng)”（continuum），根據(jù)應(yīng)用的具體需求和實(shí)際場(chǎng)景，邊緣可以是這條路徑上的一個(gè)或多個(gè)資源節(jié)點(diǎn)。

邊緣計(jì)算中的“邊緣”與數(shù)據(jù)中心相對(duì)，它的含義貼近這樣幾個(gè)意思。可以表示網(wǎng)絡(luò)距離近。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？s小，帶寬、延遲、抖動(dòng)等不穩(wěn)定因素都易于控制與改進(jìn)。還可以表示為空間距離近。這意味著邊緣計(jì)算資源與用戶處在同一個(gè)情景之中，為用戶提供個(gè)性化的服務(wù)?？臻g距離與網(wǎng)絡(luò)距離有時(shí)可能并沒(méi)有關(guān)聯(lián)，但應(yīng)用可以根據(jù)自己的需要來(lái)選擇合適的計(jì)算節(jié)點(diǎn)。

邊緣計(jì)算是一種新的計(jì)算模式，它能使數(shù)據(jù)在源頭附近得到及時(shí)有效的處理。與傳統(tǒng)的云計(jì)算模式相比，邊緣計(jì)算模式不單在靠近數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行處理，而且還能繞過(guò)網(wǎng)絡(luò)帶寬與延遲的瓶頸，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行數(shù)據(jù)處理。

邊緣計(jì)算模型是一種分布式計(jì)算系統(tǒng)，并且具有彈性管理、協(xié)同執(zhí)行、環(huán)境異構(gòu)以及實(shí)時(shí)處理等特點(diǎn)。邊緣計(jì)算包括以下三個(gè)關(guān)鍵內(nèi)容：（1）應(yīng)用程序/服務(wù)功能可分割：可以應(yīng)用到邊緣計(jì)算模型的應(yīng)用程序或服務(wù)需要滿足可分割性，即對(duì)于一個(gè)任務(wù)可以分成若干個(gè)子任務(wù)并且任務(wù)功能可以遷移到邊緣端去執(zhí)行；（2）數(shù)據(jù)可分布：數(shù)據(jù)可分布性既是邊緣計(jì)算的特征也是邊緣計(jì)算模型對(duì)待處理數(shù)據(jù)集合的要求。邊緣數(shù)據(jù)的可分布性是針對(duì)不同數(shù)據(jù)源而言的，不同數(shù)據(jù)源來(lái)自于數(shù)據(jù)生產(chǎn)者所產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)；（3）資源可分布：邊緣計(jì)算模型中的數(shù)據(jù)具有一定的分布性，因此，執(zhí)行邊緣數(shù)據(jù)所需要的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信資源也要具有可分布性。

邊緣計(jì)算是否有價(jià)值，取決于基于邊緣計(jì)算的關(guān)鍵應(yīng)用場(chǎng)景。只有通過(guò)邊緣計(jì)算的應(yīng)用實(shí)例化，才能發(fā)現(xiàn)邊緣計(jì)算在發(fā)展中所遇到的各種挑戰(zhàn)和機(jī)遇。這里我們列舉幾個(gè)邊緣計(jì)算能幫助解決痛點(diǎn)的主要場(chǎng)景：

智慧城市未來(lái)智慧城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將進(jìn)一步呈現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)化，無(wú)數(shù)傳感器設(shè)備將安裝在城市中的每個(gè)角落。智慧城市信息源包括靜態(tài)數(shù)據(jù)、城市車輛和人員的流動(dòng)、能源消耗、醫(yī)療保健等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。智慧城市必須利用不同領(lǐng)域的大數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析計(jì)算、預(yù)測(cè)、異常情況檢測(cè)，以便于政府采取更早或更好的決策。智慧城市的解決方案還需要一種全面的方法來(lái)處理智慧城市數(shù)據(jù)安全和用戶的隱私保護(hù)問(wèn)題。

智慧城市依靠單一的集中處理方式和云計(jì)算模型無(wú)法應(yīng)對(duì)所有問(wèn)題。根據(jù)邊緣計(jì)算模型中將計(jì)算最大程度遷移到數(shù)據(jù)源附近的原則，用戶需求將在計(jì)算模型上層產(chǎn)生并且在邊緣進(jìn)行處理。因此，邊緣計(jì)算可作為云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)邊緣的延伸，對(duì)城市產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和個(gè)人隱私數(shù)據(jù)進(jìn)行高效和安全的處理，幫助政府及時(shí)作出決策，提高城市公民的生活質(zhì)量。

智能制造智能制造是一種由智能機(jī)器和人類專家共同組成的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，它在制造過(guò)程中能進(jìn)行智能活動(dòng)。工業(yè)4.0是基于現(xiàn)代信息技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)興起的產(chǎn)業(yè)，其核心就是通過(guò)信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System，CPS）實(shí)現(xiàn)人、設(shè)備與產(chǎn)品的實(shí)時(shí)連通、相互感知和信息交互，從而構(gòu)建一種高度靈活的智能化和數(shù)字化的智能制造模式。CPS通過(guò)人機(jī)交互接口實(shí)現(xiàn)和物理進(jìn)程的交互，使物理系統(tǒng)具有計(jì)算、通信、精確控制、遠(yuǎn)程協(xié)作和自治功能。根據(jù)邊緣計(jì)算的定義，CPS也需要邊緣計(jì)算。物理系統(tǒng)通常位于特定工業(yè)系統(tǒng)的邊緣，而該邊緣同時(shí)具有計(jì)算、通信以及本地感知數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)能力正是邊緣計(jì)算的基本特征。

智能交通智能交通將先進(jìn)的通訊技術(shù)與交通技術(shù)相結(jié)合，解決城市居民的出行問(wèn)題。智能交通系統(tǒng)對(duì)監(jiān)控?cái)z像頭和傳感器收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，并自動(dòng)做出決策。隨著交通數(shù)據(jù)量的增加，用戶對(duì)交通信息的實(shí)時(shí)性需求也在提高，若將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆朴?jì)算中心，將造成帶寬浪費(fèi)和延時(shí)，也無(wú)法優(yōu)化基于位置識(shí)別的服務(wù)?；谶吘売?jì)算的智能交通技術(shù)為上述諸多問(wèn)題提供了較好的解決方案。

安全性是在無(wú)人駕駛系統(tǒng)或自動(dòng)駕駛系統(tǒng)中最重要的問(wèn)題。雖然云端具有較強(qiáng)的計(jì)算能力，但是如果將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到云端處理，再將結(jié)果反饋到車載控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)車輛的狀態(tài)，那么在突發(fā)事故中將存在致命的延遲，這也是自動(dòng)駕駛汽車還未被廣泛采用的原因之一。邊緣計(jì)算利用本地車載端的計(jì)算能力進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，同時(shí)利用云端的計(jì)算能力，建立車載端數(shù)據(jù)模型，將提高事件分析的準(zhǔn)確性，提高智能交通系統(tǒng)的安全性。

基于保險(xiǎn)單規(guī)定，保險(xiǎn)公司必須報(bào)銷流感病人部分醫(yī)療消費(fèi)。保險(xiǎn)公司可以分析流感爆發(fā)期問(wèn)感染人數(shù)，將治愈流感所花費(fèi)的成本作為調(diào)整下一年保單價(jià)格的重要依據(jù)。而且，如果患者愿意分享，保險(xiǎn)公司可根據(jù)患者電子病歷提供個(gè)性化的醫(yī)療政策?？梢?，從減少操作成本和提高利潤(rùn)的角度，大多數(shù)參與者可以利用協(xié)同邊緣來(lái)獲益。個(gè)人病例信息作為源數(shù)據(jù)，醫(yī)院負(fù)責(zé)源數(shù)據(jù)的收集，對(duì)于社會(huì)醫(yī)療健康而言，醫(yī)院可以提前做好資源的分配以提高服務(wù)效率。
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