什么是边缘计算？

2022/06/22

边缘计算

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用科学的眼光来看，
社会关注的真正原因

什么是边缘计算？

“边缘”是指现实世界（物理）和网络空间之间的“边界”。来自现实世界的实时信息通过各种传感器立即数字化，并立即在现场进行计算并反馈到现实世界。这就是边缘计算。作为一种可以减少服务器访问造成的“约100毫秒延迟”的技术，其社会实施的期望很高，而这在当前广泛使用的云计算中至关重要。

如今，利用云系统集中管理和处理各类数据已经司空见惯，而边缘计算这种看似相反的技术，也正在给社会带来改变。电子技术进步带来的下一个领域是什么？我们向电子技术专家、设备技术研究部门负责人 Akio Shohara 询问了边缘计算的现状和挑战。

边缘计算为何再次受到关注

能够应对“100 毫秒太慢的世界”的技术

目前广泛普及的云计算，在云端拥有高性能的计算资源和存储区域，用户每次接受服务时都需要访问服务器。不仅物联网设备的数量增加，处理的数据规模也增加，包括图像和音频，导致数据中心和云端处理的数据量增加。因此，使用云服务，用户数据访问服务器大约需要100毫秒。边缘计算可以将这个时间缩短大约 100 毫秒。

您可能会想：“100 毫秒没什么大不了的。”据说，人类的反射反应时间平均约为250毫秒（1/4秒），即使是训练有素的顶级运动员也是200毫秒（1/5秒）。另一方面，在控制领域，日常情况下即使 100 毫秒（1/10 秒）也太慢了。在这种需要瞬间做出决策的情况下，边缘计算是一种有效的技术。

　边缘计算是自动驾驶的关键技术，预计在不久的将来会得到普及。这是100毫秒的反应延迟就威胁人命的情况。障碍物检测和避免碰撞的突然制动已经投入实际应用，但这些都是为了确保车辆本身的安全。我们相信，边缘计算可以通过进一步与周围道路设备连接和其他车辆的传感来开发确保安全的新方法。

　例如，在市区的十字路口，据说自动驾驶很困难。汽车、自行车、行人、遛狗等各种交通参与者不断地来来往往，路口的情况也不稳定。想象这样一个场景：交通信号灯根据安装在汽车、可穿戴设备、交通灯、标志等上的传感器不断感知获得的信息来控制交通流量，确保更安全的通行。

联网计算机

　边缘计算是一种“将服务器分布在终端附近”的网络技术。通过互联网访问集中位于远程位置的服务器的云计算是一个相反的概念，并于 20 世纪 90 年代中期在工厂设施中得到实际应用。

　众所周知，与那时相比，所有电子设备都变得更小、更复杂。通过用小型处理器和智能传感器替代“终端”，更快、更准确地感知更美好的世界成为可能。与此同时，传感需求水平也在不断提高。

你们中的一些人可能还记得网格计算，即在分布式网络中布置服务器和终端。网格计算是通过连接低性能计算机来执行并行处理，在网络上创建虚拟超级计算机的概念。这也与边缘计算不同，因为它是一种将数据发送到远程服务器进行计算的方法。

利用“封闭世界”的技术前进

　一开始，我以“物理与网络（边缘）之间的边界”开始解释，但当边缘计算技术首次开发时，它是“设施内的封闭网络与互联网之间的边界”。这个边界（边缘）至今仍然存在。随着本地5G等大量数据高速传输技术的普及，工厂中的所有流程都变得自动化和复杂，多台机器人来来往往已不再罕见。

　从“封闭世界”的意义上来说，可以说工厂厂房内的条件和电子线路板上的条件是相似的。

　过去，传感器、处理器、存储器和电源等不同功能的半导体元件是单独制造的，但高密度集成电路（LSI）技术的进步带来了片上系统（SoC），将所有功能集成在单个芯片上，传感设备变得更小。顺应这一趋势，边缘计算增加了数据获取方式的自由度，从通过将数据输入终端来获取数据的方法，转变为直接在设备上感知数据的方法。还正在研究通过将其与切换传感器灵敏度本身的技术相结合来灵活获取所需数据的系统。

提高传感设备的性能正在扩大边缘计算的用途。