- Пограничные вычисления - это технология, позволяющая приблизить вычисления и хранение данных к устройствам, где они необходимы, а не полагаться на центральный облачный сервер. Пограничные вычисления позволяют сократить время ожидания, использование полосы пропускания и риски безопасности, а также обрабатывать данные с датчиков, камер, беспилотников и других устройств в режиме реального времени. Пограничные вычисления особенно полезны для приложений, требующих высокой производительности, таких как автономные транспортные средства, "умные города" и Интернет вещей (IoT).
Что такое пограничные вычисления?
Пограничные вычисления - это парадигма распределенных вычислений, использующая возможности таких устройств, как смартфоны, планшеты, ноутбуки, маршрутизаторы, шлюзы и серверы на границе сети. Эти устройства могут выполнять часть или всю обработку данных локально, не отправляя их в облако или центр обработки данных. Это позволяет повысить скорость, эффективность и надежность передачи и анализа данных.
Пограничные вычисления также можно рассматривать как дополнение к облачным вычислениям, а не как их замену. Облачные вычисления по-прежнему обладают такими преимуществами, как масштабируемость, эластичность и экономическая эффективность для некоторых приложений. Пограничные вычисления могут работать совместно с облачными вычислениями, обеспечивая лучшее из двух миров. Например, пограничные устройства могут предварительно обрабатывать и фильтровать данные перед отправкой их в облако для дальнейшего анализа или хранения.
Почему важны пограничные вычисления?
Пограничные вычисления дают множество преимуществ для различных сфер применения и отраслей. Вот некоторые из основных преимуществ:
- Низкая латентность: Задержка - это выражение времени, которое требуется пакету данных для перемещения из одной точки в другую. Высокая задержка может негативно сказаться на производительности и удобстве работы приложений, требующих отклика в реальном или близком к реальному времени, таких как потоковое видео, игры, голосовые помощники и дополненная реальность. Пограничные вычисления позволяют снизить задержку за счет обработки данных на локальных или близлежащих пограничных узлах вместо их отправки на удаленный облачный сервер.
- Низкое потребление полосы пропускания: Пропускная способность - это объем данных, который может быть передан по сети за определенное время. Потребление полосы пропускания может влиять на стоимость и качество обслуживания приложений, связанных с передачей больших объемов данных, таких как резервное копирование, мониторинг и социальные сети. Пограничные вычисления позволяют снизить потребление полосы пропускания за счет уменьшения объема данных, отправляемых в облако или центр обработки данных.
- Повышенная безопасность и конфиденциальность: Безопасность и конфиденциальность являются важнейшими задачами для приложений, работающих с конфиденциальными или персональными данными, таких как здравоохранение, финансы и электронная коммерция. Пограничные вычисления позволяют повысить безопасность и конфиденциальность данных, поскольку они хранятся ближе к источнику или пользователю, а не подвергаются потенциальным угрозам или нарушениям в облаке или центре обработки данных. Пограничные вычисления могут также обеспечить шифрование, аутентификацию и управление доступом на пограничном уровне.
- Повышенная масштабируемость и надежность: Масштабируемость и надежность являются важными факторами для приложений, которым необходимо обрабатывать большие или переменные объемы данных или пользователей, таких как электронное обучение, электронное правительство и электронное здравоохранение. Пограничные вычисления позволяют повысить масштабируемость и надежность за счет распределения рабочих нагрузок между несколькими пограничными устройствами или узлами, а не на основе одного облачного сервера или центра обработки данных. Пограничные вычисления могут также обеспечивать резервирование и избыточность в случае отказа или выхода из строя сети.
Как используются пограничные вычисления?
Пограничные вычисления находят широкое применение в различных областях и отраслях. Вот некоторые примеры:
- Автономные транспортные средства: Автономные транспортные средства используют пограничные вычисления для обработки данных от датчиков, камер, радаров и лидаров в режиме реального времени, чтобы принимать решения и осуществлять безопасную навигацию. Пограничные вычисления могут также обеспечивать связь между транспортными средствами (V2V) и инфраструктурой (V2I) для управления движением и предотвращения столкновений.
- Умные города: В "умных" городах пограничные вычисления используются для сбора и анализа данных с устройств IoT, таких как интеллектуальные счетчики, уличные фонари, датчики парковки, дорожные камеры и экологические датчики. Пограничные вычисления помогают оптимизировать энергопотребление, управление отходами, общественную безопасность, транспорт и многое другое.
- Здравоохранение: В здравоохранении пограничные вычисления используются для удаленного мониторинга и диагностики пациентов с помощью носимых устройств, таких как смарт-часы, мониторы артериального давления, глюкометры и т.д. Пограничные вычисления также позволяют организовать телемедицину, экстренное реагирование и роботизированную хирургию с использованием высококачественного видеопотока и связи с низкой задержкой.
- Игры: В играх пограничные вычисления используются для создания захватывающих интерактивных впечатлений с помощью виртуальной реальности (VR) и дополненной реальности (AR). Пограничные вычисления позволяют снизить задержки и пропускную способность для приложений VR/AR за счет локального рендеринга графики или близлежащего пограничного сервера. Пограничные вычисления также позволяют организовать многопользовательские игры и облачные игры за счет использования быстрых и надежных сетевых соединений.
Каковы проблемы пограничных вычислений?
Пограничные вычисления также сталкиваются с некоторыми проблемами, которые необходимо решить, прежде чем они смогут полностью раскрыть свой потенциал. Вот некоторые из основных проблем:
- Сложность: Пограничные вычисления предполагают управление большим количеством разнородных устройств с различными возможностями, конфигурациями и местоположением. Это повышает сложность развертывания, обслуживания и координации систем пограничных вычислений. Пограничные вычисления также требуют совместимости и взаимодополняемости между различными устройствами, платформами и протоколами.
- Безопасность: Пограничные вычисления создают новые риски и проблемы в области безопасности в связи с повышенной опасностью и уязвимостью пограничных устройств и данных. Пограничные устройства могут быть подвержены физическим атакам, краже или взлому. Данные на границе могут быть перехвачены, изменены или повреждены во время передачи или хранения. Для защиты данных и устройств от несанкционированного доступа и использования пограничные вычисления также требуют надежных механизмов аутентификации, авторизации и шифрования.
- Ограниченность ресурсов: Пограничные устройства имеют ограниченные ресурсы, такие как вычислительная мощность, память, накопитель, время автономной работы и возможность подключения к сети. Эти ограничения могут влиять на производительность и качество обслуживания приложений для пограничных вычислений. Пограничные вычисления также требуют эффективного управления ресурсами и методов их распределения для оптимизации использования и потребления пограничных ресурсов.
Каково будущее пограничных вычислений?
В ближайшие годы ожидается быстрый рост пограничных вычислений, обусловленный растущим спросом на обработку и анализ данных с низкой задержкой, высокой пропускной способностью и безопасностью. Согласно отчету компании Grand View Research, объем мирового рынка пограничных вычислений к 2027 году достигнет 43,4 млрд. долл. при среднегодовом темпе роста (CAGR) 37,4% в период с 2020 по 2027 год.
Пограничные вычисления также откроют новые возможности для инноваций и роста в различных областях и секторах. К числу будущих тенденций и направлений развития пограничных вычислений относятся:
- Искусственный интеллект на границе: Под искусственным интеллектом на границе понимается интеграция возможностей искусственного интеллекта и ML в граничные устройства или узлы. Это может позволить пограничным устройствам обучаться на основе данных и выполнять задачи, для которых обычно требуется человеческий интеллект, такие как распознавание речи, обработка естественного языка, компьютерное зрение и принятие решений. ИИ на границе также может повысить эффективность, точность и адаптивность приложений для вычислений на границе.
- Туманные вычисления: Fog computing - это концепция, расширяющая граничные вычисления и включающая в себя промежуточные узлы между граничными устройствами и облаком или центром обработки данных. Эти узлы могут представлять собой маршрутизаторы, шлюзы, коммутаторы или серверы, предоставляющие дополнительные вычислительные, накопительные, коммуникационные или сетевые услуги для пограничных устройств. Туманные вычисления позволяют повысить производительность, масштабируемость и надежность пограничных вычислительных приложений за счет предоставления дополнительных ресурсов и функциональности на разных уровнях сети.
- Блокчейн на границе: Блокчейн на границе - это использование технологии блокчейн для защиты и проверки транзакций и операций с данными на границе сети. Блокчейн - это распределенная бухгалтерская книга, в которой данные записываются децентрализованно и неизменяемым образом с использованием криптографических методов. Блокчейн на границе может обеспечить доверие, прозрачность и подотчетность вычислительных приложений на границе, предотвращая фальсификацию данных, мошенничество или кибератаки.
Заключение
Пограничные вычисления - это технология, которая позволяет приблизить вычисления и хранение данных к устройствам, где они необходимы, а не полагаться на центральный облачный сервер. Пограничные вычисления позволяют снизить задержки, потребление полосы пропускания и риски безопасности, а также обрабатывать данные с датчиков, камер, беспилотников и других устройств в режиме реального времени. Пограничные вычисления особенно полезны для приложений, требующих высокой производительности, таких как автономные транспортные средства, "умные города" и Интернет вещей (IoT).
Пограничные вычисления также имеют множество преимуществ для различных областей применения и отраслей, таких как здравоохранение, игровая индустрия, образование, сельское хозяйство, производство, розничная торговля и др. Пограничные вычисления также сталкиваются с некоторыми проблемами, которые необходимо решить, прежде чем они смогут полностью реализовать свой потенциал, такими как сложность, безопасность и ограниченность ресурсов. В ближайшие годы ожидается быстрый рост пограничных вычислений в связи с увеличением спроса на обработку и анализ данных с низкой задержкой, высокой пропускной способностью и безопасностью.
Пограничные вычисления также откроют новые возможности для инноваций и роста в различных областях и секторах. К числу будущих тенденций и направлений развития пограничных вычислений относятся искусственный интеллект на границе, туманные вычисления и блокчейн на границе. Пограничные вычисления - это технология, которая во многом определит наше будущее.
