邊緣計算：智慧城市的下一個(gè)浪潮

　　目前，在全球，智慧城市建設處于一個(gè)概念到逐步落地的過(guò)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(mén)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改造成名為Quayside的高科技新區，并希望該智慧城市項目能夠成為全球可持續和互聯(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(kāi)發(fā)、維護和發(fā)展可持續生活方式的基礎。

　　從智能交通系統和自動(dòng)駕駛巴士，再到實(shí)時(shí)空氣質(zhì)量監測，以及衡量公用設施使用情況的智能儀表，這些創(chuàng )新需要的許多數據將在網(wǎng)絡(luò )邊緣處理，而不是云端。

　　這就是“邊緣計算”在智慧城市中的應用前景。

　　1.何謂“邊緣計算”

　　邊緣計算是指在靠近物或數據源頭的一側，采用網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力為一體的開(kāi)放平臺，就近提供服務(wù)。

　　邊緣計算是伴隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展而出現的。對物聯(lián)網(wǎng)而言，邊緣計算技術(shù)取得突破，意味著(zhù)通過(guò)本地設備就可實(shí)現數據分析與控制，無(wú)需交付云端處理。

　　這將大大提升數據處理效率，減輕云端負荷，為用戶(hù)提供更快速的響應。

　　目前，全球正在使用的物聯(lián)網(wǎng)設備大約有231.4億個(gè)，而這一數字在未來(lái)兩年內將上升到310億。到2025年，預計將有800億設備在使用和收集數據，所產(chǎn)生的數據量可達到180ZB，而2016年僅有1ZB。

　　隨著(zhù)設備數量的激增，它們所生成的數據也會(huì )增加，數據存儲和傳輸也必須保持同步。

　　埃森哲公司認為，當前的IT基礎設施可能不足以支持眾多智能設備根據需要生成智能操作所需的實(shí)時(shí)數據處理。

　　“當前的IT基礎設施是圍繞以下幾個(gè)基本假設設計的：足夠的帶寬支持任何遠程應用程序;在遠程云端中進(jìn)行大量的運算，以及近于無(wú)限的存儲空間。但在現實(shí)世界中，應用程序無(wú)法滿(mǎn)足即時(shí)響應的需求。”

　　本質(zhì)上，邊緣計算關(guān)乎時(shí)間和規模。因為邊緣計算在設備上發(fā)生，可以瞬間完成，這對復制人類(lèi)對事件的快速反應至關(guān)重要。

　　例如，一輛無(wú)人駕駛汽車(chē)不能承擔先將躲避障礙物的數據傳輸到云端數據中心，再將操作指令返回到汽車(chē)上，因為這個(gè)過(guò)程所需要的幾秒鐘可能意味著(zhù)滅頂之災。

　　而另一方面，云計算關(guān)乎空間和能力。對于大規模數據處理來(lái)說(shuō)，云端必不可少，如機器學(xué)習、預測分析、規范性分析，以及某些類(lèi)型的過(guò)程自動(dòng)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(dòng)

　　云服務(wù)領(lǐng)導者亞馬遜網(wǎng)絡(luò )服務(wù)(AWS)已經(jīng)進(jìn)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(wú)縫擴展到設備上，以便它們可以對其生成的數據進(jìn)行本地操作，同時(shí)仍使用云端進(jìn)行管理、分析和長(cháng)期存儲”。

　　微軟Azure Stack將云端力量融入到數據收集的各個(gè)站點(diǎn)。數據可在本地處理，然后進(jìn)行聚合分析與決策。

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

　　這些設備只占用標準停車(chē)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，能快速處理附近數據，而無(wú)需將數據返回數據中心和云服務(wù)商。

　　施耐德電氣提供的EcoStruxure?物聯(lián)網(wǎng)系統架構和平臺連接超過(guò)10億臺設備。

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

　　3.建設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(fǎng)問(wèn)性、移動(dòng)性和安全結合起來(lái)，將其描述為“一個(gè)由數字技術(shù)和數據支持的地方，同時(shí)不會(huì )犧牲所有人應享有的隱私和安全”。

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

　　要實(shí)現這一愿景，就需要一種能將分鐘分解成毫秒的響應能力，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“世界上最可精準測量的社區”。

　　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(dòng)的實(shí)用通道;

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

　　以及一個(gè)可以分辨可回收物和垃圾的數字智能收集廢品系統。

　　該項目提出的連接方案包括：高速有線(xiàn)通訊、基于Wi-Fi和蜂窩技術(shù)的高帶寬無(wú)線(xiàn)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范。

　　Sidewalk Labs就提出了基于結果的新的建筑規范設計：這一設計將要求該區域的所有建筑物實(shí)時(shí)收集建筑質(zhì)量指標，包括噪音水平、空氣質(zhì)量、能源消耗、照明、結構完整性等等。

　　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合作，在現有規范框架內設計試點(diǎn)項目。