邊緣計算：智慧城市的下一個浪潮

　　目前，在全球，智慧城市建設(shè)處于一個概念到逐步落地的過程，而科技巨頭與投資大佬是這一新浪潮重要的參與者。

　　2017年10月，Alphabet旗下城市創(chuàng)新部門Sidewalk Labs宣布，將與加拿大多倫市合作，把該城市一塊荒廢的濱水區(qū)改造成名為Quayside的高科技新區(qū)，并希望該智慧城市項目能夠成為全球可持續(xù)和互聯(lián)城市的典范。

　　該項目將改造800多英畝廢棄的工業(yè)用地，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)將在其中扮演至關(guān)重要的作用，并成為開發(fā)、維護和發(fā)展可持續(xù)生活方式的基礎(chǔ)。

　　從智能交通系統(tǒng)和自動駕駛巴士，再到實時空氣質(zhì)量監(jiān)測，以及衡量公用設(shè)施使用情況的智能儀表，這些創(chuàng)新需要的許多數(shù)據(jù)將在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理，而不是云端。

　　這就是“邊緣計算”在智慧城市中的應(yīng)用前景。

　　1.何謂“邊緣計算”

　　邊緣計算是指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，采用網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲、應(yīng)用核心能力為一體的開放平臺，就近提供服務(wù)。

　　邊緣計算是伴隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而出現(xiàn)的。對物聯(lián)網(wǎng)而言，邊緣計算技術(shù)取得突破，意味著通過本地設(shè)備就可實現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與控制，無需交付云端處理。

　　這將大大提升數(shù)據(jù)處理效率，減輕云端負(fù)荷，為用戶提供更快速的響應(yīng)。

　　目前，全球正在使用的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大約有231.4億個，而這一數(shù)字在未來兩年內(nèi)將上升到310億。到2025年，預(yù)計將有800億設(shè)備在使用和收集數(shù)據(jù)，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量可達到180ZB，而2016年僅有1ZB。

　　隨著設(shè)備數(shù)量的激增，它們所生成的數(shù)據(jù)也會增加，數(shù)據(jù)存儲和傳輸也必須保持同步。

　　埃森哲公司認(rèn)為，當(dāng)前的IT基礎(chǔ)設(shè)施可能不足以支持眾多智能設(shè)備根據(jù)需要生成智能操作所需的實時數(shù)據(jù)處理。

　　“當(dāng)前的IT基礎(chǔ)設(shè)施是圍繞以下幾個基本假設(shè)設(shè)計的：足夠的帶寬支持任何遠程應(yīng)用程序;在遠程云端中進行大量的運算，以及近于無限的存儲空間。但在現(xiàn)實世界中，應(yīng)用程序無法滿足即時響應(yīng)的需求。”

　　本質(zhì)上，邊緣計算關(guān)乎時間和規(guī)模。因為邊緣計算在設(shè)備上發(fā)生，可以瞬間完成，這對復(fù)制人類對事件的快速反應(yīng)至關(guān)重要。

　　例如，一輛無人駕駛汽車不能承擔(dān)先將躲避障礙物的數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆贫藬?shù)據(jù)中心，再將操作指令返回到汽車上，因為這個過程所需要的幾秒鐘可能意味著滅頂之災(zāi)。

　　而另一方面，云計算關(guān)乎空間和能力。對于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理來說，云端必不可少，如機器學(xué)習(xí)、預(yù)測分析、規(guī)范性分析，以及某些類型的過程自動化。

　　因此，邊緣計算不是云計算的替代品，而是與之優(yōu)勢互補。

　　2.科技巨頭的行動

　　云服務(wù)領(lǐng)導(dǎo)者亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)已經(jīng)進入邊緣計算領(lǐng)域，展示了邊緣計算和云計算可以完美地協(xié)同運行。

　　其Greengrass軟件可以“將AWS無縫擴展到設(shè)備上，以便它們可以對其生成的數(shù)據(jù)進行本地操作，同時仍使用云端進行管理、分析和長期存儲”。

　　微軟Azure Stack將云端力量融入到數(shù)據(jù)收集的各個站點。數(shù)據(jù)可在本地處理，然后進行聚合分析與決策。

　　戴爾EMC的微模塊數(shù)據(jù)中心(Micro Module Data Centers)將微型數(shù)據(jù)中心帶到邊緣計算中。

　　這些設(shè)備只占用標(biāo)準(zhǔn)停車位的一半空間。這些單元具有本地計算、存儲和聯(lián)網(wǎng)功能，能快速處理附近數(shù)據(jù)，而無需將數(shù)據(jù)返回數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)商。

　　施耐德電氣提供的EcoStruxure?物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)架構(gòu)和平臺連接超過10億臺設(shè)備。

　　作為智能建筑技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者，該公司的綜合建筑管理系統(tǒng)“為智能建筑提供了堅實的基礎(chǔ)，從而激發(fā)用戶生產(chǎn)力，并提供最佳的能源和運營效率。”

　　3.建設(shè)于邊緣計算上的城市

　　多倫多Sidewalk項目的愿景是將所有居民的環(huán)境管理、可訪問性、移動性和安全結(jié)合起來，將其描述為“一個由數(shù)字技術(shù)和數(shù)據(jù)支持的地方，同時不會犧牲所有人應(yīng)享有的隱私和安全”。

　　Sidewalk Labs還雄心勃勃地表示：“在其它任何地方，研究人員都無法接入如此廣泛支持、標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)平臺和模型，使得城市得以快速創(chuàng)新。”

　　要實現(xiàn)這一愿景，就需要一種能將分鐘分解成毫秒的響應(yīng)能力，這就是邊緣計算能夠充分發(fā)揮作用的地方。

　　正如Sidewalk Labs所期望的，Quayside將成為“世界上最可精準(zhǔn)測量的社區(qū)”。

　　Sidewalk Labs的方案涵蓋了許多由邊緣計算支持的創(chuàng)新，包括：

　　小型機器人在建筑物地下室和街道之間移動的實用通道;

　　一個多源的區(qū)域供熱和制冷系統(tǒng)，用于排放多種廢物，自由散熱和制冷;

　　以及一個可以分辨可回收物和垃圾的數(shù)字智能收集廢品系統(tǒng)。

　　該項目提出的連接方案包括：高速有線通訊、基于Wi-Fi和蜂窩技術(shù)的高帶寬無線通信;以及使用低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)的遠距離、低帶寬連接。

　　邊緣計算甚至可能改變建筑規(guī)范。

　　Sidewalk Labs就提出了基于結(jié)果的新的建筑規(guī)范設(shè)計：這一設(shè)計將要求該區(qū)域的所有建筑物實時收集建筑質(zhì)量指標(biāo)，包括噪音水平、空氣質(zhì)量、能源消耗、照明、結(jié)構(gòu)完整性等等。

　　為此，Sidewalk Labs將為建筑物配備必要的傳感器，并與該城市和省級機構(gòu)合作，在現(xiàn)有規(guī)范框架內(nèi)設(shè)計試點項目。