邊緣計(jì)算:計(jì)算架構(gòu)不斷演進(jìn)的必然

如今，5G已大規(guī)模商用，人工智能正突飛猛進(jìn)，邊緣計(jì)算技術(shù)也迎來(lái)快速發(fā)展。據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，未來(lái)超過(guò)50%的數(shù)據(jù)需要在邊緣側(cè)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、計(jì)算，到2024年全球邊緣計(jì)算市場(chǎng)將達(dá)到2506億美元。邊緣計(jì)算作為2020年新興技術(shù)趨勢(shì)的佼佼者，正日益趨向成熟，賦能各行各業(yè)，成為支撐新基建戰(zhàn)略，促進(jìn)行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要抓手。

2020年12月10日，由邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）主辦的2020邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)峰會(huì)（ECIS2020）在京盛大召開。中國(guó)科學(xué)院姚建銓院士遠(yuǎn)程接入會(huì)議，他在報(bào)告《邊緣計(jì)算理論科學(xué)問(wèn)題初探》中指出：“邊緣計(jì)算實(shí)為數(shù)字智能世界橋梁和脈絡(luò)，更是支撐智慧社會(huì)的大腦-脊髓-神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，需從國(guó)家高度建設(shè)邊緣計(jì)算發(fā)展的共生生態(tài)。”

邊緣計(jì)算，計(jì)算架構(gòu)不斷演進(jìn)的必然

邊緣計(jì)算，是數(shù)字世界的計(jì)算架構(gòu)不斷演變過(guò)程中的必然，這與生物進(jìn)化過(guò)程中，從單細(xì)胞生命體，到多細(xì)胞聯(lián)合體，再到復(fù)雜生命體的演化過(guò)程如出一轍，云邊端協(xié)同的計(jì)算架構(gòu)猶如人的大腦、脊髓以及周圍神經(jīng)系統(tǒng)的架構(gòu)一樣。

甚至從社會(huì)學(xué)的角度，從單人作業(yè)，到簡(jiǎn)單分工協(xié)作，再到龐大的社會(huì)協(xié)同組織結(jié)構(gòu)的形成，也和云邊端協(xié)同計(jì)算模式的演進(jìn)過(guò)程遵循著相似的規(guī)律。我們數(shù)字世界的智能，從集中式單體計(jì)算，演進(jìn)到分布式網(wǎng)聯(lián)計(jì)算，并正在朝著異構(gòu)、協(xié)同、全面泛在智能計(jì)算演進(jìn)，而邊緣計(jì)算是計(jì)算架構(gòu)不斷演化的必然趨勢(shì)。

“4” 個(gè)理論問(wèn)題，尚待思考

針對(duì)邊緣計(jì)算，我嘗試思考并拋出如下一些理論問(wèn)題，與大家探討：

（1）對(duì)于邊緣可計(jì)算性理論，需要依據(jù)計(jì)算任務(wù)特征考慮不同計(jì)算模式以及多模式協(xié)同計(jì)算的可行性。

（2）對(duì)于邊緣模糊計(jì)算理論，或者說(shuō)是確定性理論，需要考慮模糊計(jì)算的尺度、粒度、模糊目標(biāo)以及約束條件等方面的問(wèn)題。

（3）對(duì)于邊緣計(jì)算復(fù)雜性理論，需要保證在多消耗、多約束以及異構(gòu)動(dòng)態(tài)等復(fù)雜場(chǎng)景下計(jì)算任務(wù)和整體工程的可控性。

（4）對(duì)于邊緣計(jì)算高效性理論，需要從數(shù)據(jù)高效緩存、網(wǎng)絡(luò)協(xié)同傳輸、彈性訓(xùn)練推理等角度對(duì)性能進(jìn)行優(yōu)化提升。

“3” 層約束關(guān)系，仍需挖掘

在分布式系統(tǒng)的研究發(fā)展過(guò)程中，CAP約束定理的出現(xiàn)明確了系統(tǒng)性能的邊界，對(duì)后續(xù)的分布式系統(tǒng)研發(fā)和落地提供了強(qiáng)有力的理論支撐。邊緣計(jì)算演進(jìn)自分布式計(jì)算，我們也有必要進(jìn)一步探討其支撐理論以及各個(gè)層面的約束關(guān)系，以期在未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)實(shí)踐等方面提供指引。

（1）在基礎(chǔ)設(shè)施方面，需要整合海量異構(gòu)設(shè)備來(lái)提供資源依托，其中是否具備可伸縮性、異構(gòu)性和協(xié)同性之間的約束關(guān)系？

（2）在平臺(tái)架構(gòu)方面，需要提供設(shè)備到服務(wù)之間的承接能力，其中是否具備高可用性、靈活性和普適性之間的約束關(guān)系？

（3）在應(yīng)用服務(wù)方面，需要進(jìn)行服務(wù)的資源劃分以及運(yùn)維能力，其中是否具備自適應(yīng)性、隔離性和敏捷性之間的約束關(guān)系？

這些問(wèn)題目前都還不成熟，需要我們靜下心來(lái)做好理論研究。

“2” 個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，有待落實(shí)

基于以上理論思考，我認(rèn)為目前邊緣計(jì)算亟需解決兩個(gè)核心關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：

（1）面向邊緣原生的解耦技術(shù)

類似通用PC的軟硬件解耦、SDN數(shù)控解耦、云與數(shù)據(jù)中心解耦，面向邊緣原生的解耦技術(shù)，需要能動(dòng)態(tài)自適應(yīng)的支撐各種粒度的邊緣虛擬化融合，實(shí)現(xiàn)云邊端兼容的網(wǎng)絡(luò)面、數(shù)據(jù)面和業(yè)務(wù)面的充分融合。在邊緣軟件解耦上實(shí)現(xiàn)面向高內(nèi)聚的邊緣一體化技術(shù)，在邊緣硬件解耦上實(shí)現(xiàn)面向低耦合的邊緣解耦技術(shù)，從而促進(jìn)邊緣原生體系的建設(shè)。

（2）面向IT-CT-OT等一體化的邊緣計(jì)算技術(shù)棧

在軟硬件充分解耦后，強(qiáng)調(diào)異構(gòu)場(chǎng)景下邊緣技術(shù)棧一統(tǒng)，研究通用軟硬件技術(shù)，從而打破行業(yè)壁壘，充分實(shí)現(xiàn)IT-CT-OT的邊緣融合，并建立邊緣信任鏈條，保證邊緣基礎(chǔ)設(shè)施安全可信的啟動(dòng)運(yùn)行操作，增強(qiáng)整個(gè)社會(huì)全產(chǎn)業(yè)鏈的數(shù)字化和智能化能力。

“1” 個(gè)共生生態(tài)，亟需構(gòu)建

邊緣計(jì)算的快速發(fā)展需要天時(shí)、地利、人和，需要從政產(chǎn)學(xué)研用五個(gè)方面共建一體化生態(tài)，在政策規(guī)劃、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、科研布局等方面構(gòu)建政策支撐，發(fā)力國(guó)產(chǎn)化軟硬件、邊緣計(jì)算平臺(tái)等，擴(kuò)展價(jià)值行業(yè)，從而加速邊緣計(jì)算成為產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的抓手之一，成為行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型、新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的新選擇。

目前邊緣計(jì)算雖然還是一門交叉學(xué)科，如何從高校科研院所的角度，進(jìn)一步穩(wěn)步推進(jìn)邊緣計(jì)算相關(guān)學(xué)科的建設(shè)和融合，培養(yǎng)好人才，更是十分關(guān)鍵。此外，我們也需要持續(xù)推進(jìn)邊緣計(jì)算相關(guān)組織做好產(chǎn)研技術(shù)輸出、標(biāo)準(zhǔn)化制定等工作，大膽嘗試“邊緣計(jì)算+anything”的方式，探索新的商業(yè)模式，加速邊緣計(jì)算向更多領(lǐng)域深入滲透。

關(guān)于邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）

邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（ECC）是邊緣計(jì)算領(lǐng)域全球最大的產(chǎn)業(yè)組織，由中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國(guó)信息通信研究院、華為技術(shù)有限公司、英特爾公司、ARM和軟通動(dòng)力信息技術(shù)（集團(tuán)）有限公司聯(lián)合創(chuàng)建于2016年，旨在搭建邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)合作平臺(tái)，推動(dòng)OT和ICT產(chǎn)業(yè)開放協(xié)作，孵化行業(yè)應(yīng)用最佳實(shí)踐，促進(jìn)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)健康與可持續(xù)發(fā)展。截止目前，ECC基于運(yùn)營(yíng)商、電力能源、工業(yè)制造、智能交通、智慧城市、數(shù)字文娛等六大價(jià)值行業(yè)已匯聚300+產(chǎn)業(yè)合作伙伴，累計(jì)出版白皮書10余本，推進(jìn)技術(shù)體系建設(shè)；發(fā)起測(cè)試床40余個(gè)，促進(jìn)技術(shù)與方案孵化，推動(dòng)商業(yè)落地；與全球20+標(biāo)準(zhǔn)組織、行業(yè)協(xié)會(huì)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟達(dá)成戰(zhàn)略合作，全方位構(gòu)建邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力。
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