邊緣計算：智慧城市的下一個浪潮

資本實驗室·今日創新觀察

聚焦前沿科技創新與傳統產業升級

王進

目前，在全球，智慧城市建設處於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改造成名為Quayside的高科技新區，並希望該智慧城市項目能夠成為全球可持續和互聯城市的典範。

該項目將改造800多英畝廢棄的工業用地，物聯網（IoT）將在其中扮演至關重要的作用，並成為開發、維護和發展可持續生活方式的基礎。

從智能交通系統和自動駕駛巴士，再到實時空氣質量監測，以及衡量公用設施使用情況的智能儀錶，這些創新需要的許多數據將在網路邊緣處理，而不是雲端。

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，採用網路、計算、存儲、應用核心能力為一體的開放平台，就近提供服務。

邊緣計算是伴隨著物聯網的發展而出現的。對物聯網而言，邊緣計算技術取得突破，意味著通過本地設備就可實現數據分析與控制，無需交付雲端處理。

這將大大提升數據處理效率，減輕雲端負荷，為用戶提供更快速的響應。

目前，全球正在使用的物聯網設備大約有231.4億個，而這一數字在未來兩年內將上升到310億。到2025年，預計將有800億設備在使用和收集數據，所產生的數據量可達到180ZB，而2016年僅有1ZB。

隨著設備數量的激增，它們所生成的數據也會增加，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時數據處理。

「當前的IT基礎設施是圍繞以下幾個基本假設設計的：足夠的帶寬支持任何遠程應用程序；在遠程雲端中進行大量的運算，以及近於無限的存儲空間。但在現實世界中，應用程序無法滿足即時響應的需求。」

本質上，邊緣計算關乎時間和規模。因為邊緣計算在設備上發生，可以瞬間完成，這對複製人類對事件的快速反應至關重要。

例如，一輛無人駕駛汽車不能承擔先將躲避障礙物的數據傳輸到雲端數據中心，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。

而另一方面，雲計算關乎空間和能力。對於大規模數據處理來說，雲端必不可少，如機器學習、預測分析、規範性分析，以及某些類型的過程自動化。

因此，邊緣計算不是雲計算的替代品，而是與之優勢互補。

2.科技巨頭的行動

雲服務領導者亞馬遜網路服務（AWS）已經進入邊緣計算領域，展示了邊緣計算和雲計算可以完美地協同運行。

其Greengrass軟體可以「將AWS無縫擴展到設備上，以便它們可以對其生成的數據進行本地操作，同時仍使用雲端進行管理、分析和長期存儲」。

微軟Azure Stack將雲端力量融入到數據收集的各個站點。數據可在本地處理，然後進行聚合分析與決策。

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。

這些設備只佔用標準停車位的一半空間。這些單元具有本地計算、存儲和聯網功能，能快速處理附近數據，而無需將數據返回數據中心和雲服務商。

施耐德電氣提供的EcoStruxure物聯網系統架構和平台連接超過10億台設備。

作為智能建築技術的領導者，該公司的綜合建築管理系統「為智能建築提供了堅實的基礎，從而激發用戶生產力，並提供最佳的能源和運營效率。」

3.建設於邊緣計算上的城市

多倫多Sidewalk項目的願景是將所有居民的環境管理、可訪問性、移動性和安全結合起來，將其描述為「一個由數字技術和數據支持的地方，同時不會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，研究人員都無法接入如此廣泛支持、標準化的數據平台和模型，使得城市得以快速創新。」

要實現這一願景，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新，包括：

小型機器人在建築物地下室和街道之間移動的實用通道；

一個多源的區域供熱和製冷系統，用於排放多種廢物，自由散熱和製冷；

以及一個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：高速有線通訊、基於Wi-Fi和蜂窩技術的高帶寬無線通信；以及使用低功耗廣域網技術的遠距離、低帶寬連接。

邊緣計算甚至可能改變建築規範。

Sidewalk Labs就提出了基於結果的新的建築規範設計：這一設計將要求該區域的所有建築物實時收集建築質量指標，包括噪音水平、空氣質量、能源消耗、照明、結構完整性等等。

為此，Sidewalk Labs將為建築物配備必要的感測器，並與該城市和省級機構合作，在現有規範框架內設計試點項目。（參考信息：thebossmagazine，Sidewalk Labs）

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