電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/周凱揚(yáng)）云計(jì)算作為云時(shí)代最重要的一大產(chǎn)物，如今已經(jīng)成為了許多行業(yè)處理大數(shù)據(jù)的首選，與此一并應(yīng)運(yùn)而生的的概念還有霧計(jì)算和邊緣計(jì)算。霧計(jì)算主要用于本地網(wǎng)絡(luò)資產(chǎn)微型數(shù)據(jù)中心，而邊緣計(jì)算主要用于工業(yè)PC和限定流程的應(yīng)用，以及自治設(shè)備上的實(shí)時(shí)信息處理。

IDC預(yù)計(jì)，到2020年，全球?qū)⒂谐^(guò)500億的終端和設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，2025年全球數(shù)據(jù)重量將達(dá)到175ZB，其中半數(shù)以上（90ZB+）的數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理和分析。2023年，將有42.4%的企業(yè)采取邊緣+核心的方案建立數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)備的架構(gòu)也將逐漸演化為“云+邊+端”的三級(jí)架構(gòu)。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球邊緣計(jì)算市場(chǎng)總值為35億美元，預(yù)計(jì)從2020年到2027年將實(shí)現(xiàn)37%以上的復(fù)合年增長(zhǎng)率。據(jù)Stratistics MRC 2018年發(fā)布的全球邊緣計(jì)算報(bào)告中提到，早在2017年，全球移動(dòng)端的邊緣計(jì)算市場(chǎng)就已經(jīng)達(dá)到了2億美元，而2026年這一市值將達(dá)到27.72億美元，這一預(yù)測(cè)區(qū)間內(nèi)的年復(fù)合增長(zhǎng)率達(dá)到33.9%。

云計(jì)算vs邊緣計(jì)算

不論是何種應(yīng)用，我們從所需帶寬、算力和接入數(shù)量上來(lái)看，云計(jì)算都足以滿足這些應(yīng)用的需要，那么為什么需要轉(zhuǎn)而選擇邊緣計(jì)算呢？

眾所周知，云計(jì)算是集中式的，而邊緣計(jì)算是分布式的。由于集中部署需要建立數(shù)據(jù)中心的局限性，用戶側(cè)與數(shù)據(jù)中心的距離就成了阻礙，引發(fā)了帶寬成本高、時(shí)延大、流量密集等問(wèn)題。邊緣計(jì)算都選擇了以邊緣端的設(shè)備來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理和傳輸，從而降低發(fā)送到云端的延遲，一并降低了部署成本和帶寬成本。

邊緣計(jì)算與云計(jì)算還有一處差異，那就是前者的應(yīng)用場(chǎng)景更加做到更加細(xì)化。比如在ADAS中，邊緣計(jì)算方案對(duì)可靠性和安全性的需求更高，同時(shí)還要保證盡可能低的功耗。

幾大全球云服務(wù)商巨頭如今也開(kāi)始向邊緣計(jì)算穩(wěn)步布局，借用早期在云計(jì)算上發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，亞馬遜、微軟、谷歌還有國(guó)內(nèi)的BAT都開(kāi)始將計(jì)算技術(shù)下沉至邊緣側(cè)。同步發(fā)展的還有相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈上的軟硬件提供商等，分別在能源、工業(yè)、交通和智慧城市等領(lǐng)域滲透。

2019年全球邊緣計(jì)算市場(chǎng)份額 / GrandView

邊緣計(jì)算服務(wù)商

亞馬遜

今年六月，亞馬遜正式發(fā)布了AWS Snowcone，一個(gè)同時(shí)做到輕量級(jí)和安全堅(jiān)固的邊緣計(jì)算、邊緣存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。Snowcone是亞馬遜Snow系列的新品，該系列專注于解決嚴(yán)峻非數(shù)據(jù)中心環(huán)境下的客戶需求，為他們提供一致網(wǎng)絡(luò)連接的站點(diǎn)運(yùn)行操作。但與AWS Snowball和AWS Snowmobile這類大型邊緣計(jì)算設(shè)備不同，Snowcone主打輕量級(jí)的物理邊緣計(jì)算，適用于戰(zhàn)術(shù)邊緣計(jì)算、醫(yī)護(hù)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、交通運(yùn)輸?shù)葢?yīng)用場(chǎng)景。

AWS Snowcone / 亞馬遜

如上圖所示，該設(shè)備質(zhì)量小至2kg，卻包含了8TB的存儲(chǔ)空間，并配有2個(gè)CPU，4GB內(nèi)存以及USB-C連接。Snowcone可用于桌面端、數(shù)據(jù)中心、車(chē)輛與無(wú)人機(jī)等環(huán)境，既可以運(yùn)行在交流電源下，也可以選用電池供電，這對(duì)自治應(yīng)用來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的一大特色。除了防竊取和防篡改之外，Snowcone還支持可信平臺(tái)模塊（TPM），確保數(shù)據(jù)的安全性和監(jiān)管。內(nèi)部數(shù)據(jù)采用AWS的密匙管理服務(wù)加密，并不會(huì)將密匙存儲(chǔ)于設(shè)備內(nèi)。對(duì)于移動(dòng)端部署來(lái)說(shuō)，Snowcone可以在特定電池功率下工作，比如以25%的CPU占用率，在65W的電池下工作近6小時(shí)。同時(shí)還可以采用Wi-Fi接口從無(wú)線傳感器中收集數(shù)據(jù)。

微軟

除了像AWS Snow系列的物理邊緣計(jì)算平臺(tái)之外，亞馬遜還推出了針對(duì)5G網(wǎng)絡(luò)邊緣的AWS Wavelength，將計(jì)算和存儲(chǔ)服務(wù)嵌入電信運(yùn)營(yíng)商的5G網(wǎng)絡(luò)邊緣。而微軟為了響應(yīng)這一市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)，也于今年正式公布了Azure Edge Zones。5G雖然將移動(dòng)寬帶的速度提升至10倍以上，但同樣需要考慮逐漸升高的設(shè)備密度和日益增長(zhǎng)的延時(shí)需求。在Azure Edge Zones下，多接入的邊緣網(wǎng)絡(luò)可以做到5ms到30ms內(nèi)的延遲。

Azure Edge Zones / 微軟

通過(guò)Azure為運(yùn)營(yíng)商提供服務(wù)，微軟對(duì)該方案的應(yīng)用有幾大設(shè)想：時(shí)延要求高的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和媒體服務(wù)負(fù)載的本地?cái)?shù)據(jù)處理；通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)和AI的組合加速，助力優(yōu)化機(jī)器人、自動(dòng)化和混合現(xiàn)實(shí)的創(chuàng)新；為游戲等需要高密度圖像和實(shí)時(shí)運(yùn)算的應(yīng)用提供新的方向；無(wú)縫集成虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，比如諾基亞的Nuage Networks和VMware的VeloCloud等。

硬件供應(yīng)商

華為

IoT網(wǎng)關(guān)AR502H / 華為

華為作為國(guó)內(nèi)較早參與邊緣計(jì)算的公司之一，已在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)上發(fā)布了不少產(chǎn)品。其中新一代邊緣計(jì)算物聯(lián)網(wǎng)關(guān)AR502H更是在Interop Tokyo大會(huì)上斬獲金獎(jiǎng)。此網(wǎng)關(guān)采用了開(kāi)放式的邊緣計(jì)算架構(gòu)，處理器為1GHz 4核的ARM A53，并配有2GB DDR4的內(nèi)存和2GB SLC NAND的閃存，靈活擴(kuò)展的AI外設(shè)可將算力推至16TOPS，支持TensorFlow和Caffe等主流AI框架；接口方面，支持5G/4G上行，同時(shí)集成RS232/485等傳統(tǒng)接口，實(shí)現(xiàn)了海量工業(yè)設(shè)備的兼容性。

Ascend 310芯片 / 華為

除了IoT網(wǎng)關(guān)之外，華為也推出了自己的邊緣計(jì)算芯片昇騰310。該處理器采用了華為自研的達(dá)芬奇架構(gòu)，16位浮點(diǎn)數(shù)（FP16）下的性能可達(dá)8TFLOPS，而功耗僅為8W。其計(jì)算引擎選用了3D Cube，針對(duì)矩陣運(yùn)算進(jìn)行加速，充分發(fā)揮邊緣端AI的運(yùn)算潛能，為自動(dòng)駕駛、IT智能、智能制造等場(chǎng)景提供了優(yōu)質(zhì)的解決方案。

比特大陸

算豐BM1684 TPU / 比特大陸

比特大陸在去年推出了針對(duì)邊緣計(jì)算的算豐BM1684張量計(jì)算處理器，該芯片是面向深度學(xué)習(xí)領(lǐng)域推出的第三代張量處理器，相較上代設(shè)備性能提升約6倍。32位浮點(diǎn)數(shù)（FP32）下的峰值性能可達(dá)2.2TFLOPS，標(biāo)準(zhǔn)功耗為16W。比特大陸同期宣布該芯片將助力福州“城市大腦”的基礎(chǔ)建設(shè)，為城市提供全域分析所需的算力。比特大陸聯(lián)合創(chuàng)始人兼董事長(zhǎng)詹克團(tuán)此前透露，今年會(huì)在合適時(shí)機(jī)推出第四代AI芯片。

邊緣計(jì)算面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

1.硬件與算力上的限制：許多邊緣計(jì)算環(huán)境其實(shí)都受到硬件上的限制，就拿嵌入式設(shè)備來(lái)說(shuō)，這些設(shè)備本身并不可能擁有數(shù)據(jù)中心體量的硬件，而更大的算力才意味著更快的數(shù)據(jù)處理速度。

2.輔助和操作限制：邊緣計(jì)算的硬件有時(shí)會(huì)帶來(lái)高昂的操作和維護(hù)成本，比如遍布數(shù)千里的風(fēng)力渦輪機(jī)，或是油井礦脈下的傳感器。

3.遠(yuǎn)程管理：很多邊緣計(jì)算環(huán)境中無(wú)法定期部署管理方案，比如應(yīng)用程序更新、故障時(shí)的調(diào)試能力等，所以高可用性的邊緣計(jì)算往往需要具備以下特色：連接丟失時(shí)的數(shù)據(jù)緩存能力，約束網(wǎng)絡(luò)下的帶寬成本節(jié)省等。

4.安全：安全是邊緣計(jì)算的基本考慮因素，要確保數(shù)據(jù)中心與邊緣間的安全通信，保證靜態(tài)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的隱私，以及對(duì)敏感的客戶數(shù)據(jù)的匿名化。

除了相關(guān)企業(yè)在加緊擴(kuò)張邊緣計(jì)算市場(chǎng)外，政府也在促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。國(guó)內(nèi)政策將首先估計(jì)5G應(yīng)用的擴(kuò)展，以此進(jìn)一步擴(kuò)大邊緣計(jì)算的需求。今年的政府工作報(bào)告已經(jīng)指出，3.75萬(wàn)億元的政府專項(xiàng)債券和6000億元的中央預(yù)算投資將用于新型基建，發(fā)展下一代的信息網(wǎng)絡(luò)。而邊緣計(jì)算可為海量機(jī)器通信（mMTC）和超可靠低延時(shí)通信（uRLLC）等5G應(yīng)用提供合理的解決思路。

除此之外邊緣計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展，智慧城市是邊緣計(jì)算的最大應(yīng)用市場(chǎng)之一。通過(guò)對(duì)樓宇的分析，不僅可以提供維護(hù)建議，同樣方便對(duì)城市規(guī)劃做出參考。直播與游戲領(lǐng)域同樣在享受邊緣計(jì)算帶來(lái)的福利，街機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的日本最近也開(kāi)始將非營(yíng)業(yè)時(shí)間內(nèi)的機(jī)器改造成邊緣計(jì)算端，從而為用戶提供隨時(shí)隨地的低時(shí)延游玩體驗(yàn)。

云服務(wù)商開(kāi)始發(fā)展邊緣計(jì)算是市場(chǎng)趨勢(shì)所致，但各個(gè)垂直行業(yè)在該領(lǐng)域上的布局仍處于較慢的速度。未來(lái)相信在運(yùn)營(yíng)商和云服務(wù)商的共同推進(jìn)下，云邊協(xié)同將成為各個(gè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新的常態(tài)。

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2020年人工智能大會(huì)，點(diǎn)此參與大會(huì)報(bào)名
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