張江，上?？萍即髮W(xué)，世界首個(gè)專門從事霧計(jì)算技術(shù)研究的上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室坐落于此。有別于云計(jì)算，霧計(jì)算通過分散的架構(gòu)，更接近終端用戶，利用靠近服務(wù)需求的計(jì)算資源進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。“霧計(jì)算已經(jīng)成為國際研究熱點(diǎn)。”中科院無線傳感網(wǎng)與通信重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主任楊旸教授表示。
更符合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
相較于家喻戶曉的云計(jì)算，“霧計(jì)算”可以說是個(gè)新鮮詞。云計(jì)算通過大量數(shù)據(jù)搜集，解決的是智能集中化。“好比家庭中，媽媽是‘云’，孩子是‘需求端’，爸爸是‘管道’。管道負(fù)責(zé)將需求傳遞給云，云來做決策。”楊旸打了個(gè)生動(dòng)的比方。過去十年，“云管端”的運(yùn)行模式一直維持著。
隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的飛速發(fā)展，底層的傳感器數(shù)量、類型和需求都爆發(fā)式增長。再把所有的數(shù)據(jù)通過管道傳到云端，管和云都會(huì)不堪重負(fù)了，也會(huì)造成決策上的延時(shí)。“這種情況在無人駕駛等應(yīng)用中是無法接受的。”楊旸說，“所以我們要對‘云管端’的模式做出改進(jìn)，而最好的方式就是讓管道由‘透明’變得‘智能’起來。霧計(jì)算因此應(yīng)運(yùn)而生。”
霧計(jì)算與我們的生活息息相關(guān)，它就存在于我們每天交互的眾多智能產(chǎn)品中。霧計(jì)算就處于云的邊緣和各個(gè)傳感器之間，既可以高到云端做決策，也可以在每一個(gè)終端上進(jìn)行分析。大部分情況下，霧計(jì)算是局部集中，這也更符合物聯(lián)網(wǎng)在諸多行業(yè)中的廣泛應(yīng)用需求。“就好像媽媽把一部分簡單的決策權(quán)交給了爸爸，因?yàn)榘职直旧砭陀信袛嗪吞幚硇畔⒌哪芰Α?rdquo;楊旸再次用到家庭的類比。
據(jù)介紹，霧計(jì)算的概念最早由美國思科公司在2012年提出，隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速研發(fā)和推廣應(yīng)用，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對于將計(jì)算下沉很快達(dá)成共識。
霧計(jì)算是云計(jì)算的延伸
云計(jì)算是集中式的、不實(shí)時(shí)互通的、很難進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移，霧計(jì)算卻恰好與之互補(bǔ)。“霧計(jì)算設(shè)計(jì)的初衷就是為本地的節(jié)點(diǎn)和應(yīng)用做服務(wù)的，注定了它是一個(gè)分布式的計(jì)算系統(tǒng)，也是一個(gè)共享的計(jì)算平臺(tái)。”楊旸說。霧計(jì)算勝在數(shù)量龐大，盡管各個(gè)節(jié)點(diǎn)的計(jì)算能力有限，但都會(huì)發(fā)揮作用；云計(jì)算則強(qiáng)調(diào)整體計(jì)算能力，由集中的高性能計(jì)算設(shè)備完成計(jì)算。
“霧計(jì)算也是云計(jì)算延伸的，霧和云之間也有接口。”楊旸介紹，“其實(shí)一直以來，大家都希望讓計(jì)算離用戶更近。更分散、更迷你、更貼近用戶的‘霧’無疑會(huì)受到對數(shù)據(jù)處理的本地化和實(shí)時(shí)性有要求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用歡迎。”
在上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主任、上?？萍即髮W(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院副教授羅喜良看來，霧計(jì)算最大的特點(diǎn)是“以小博大”。“當(dāng)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有了計(jì)算能力，事實(shí)上就打造了一個(gè)類似自然界蜂群的群體智能，通過互相協(xié)作表現(xiàn)出宏觀智能。”相比于云計(jì)算，霧計(jì)算還具備抗毀性和穩(wěn)定性等特征。“如果云被攻破，就群龍無首了；霧計(jì)算由于是分布式架構(gòu)，即使一些計(jì)算節(jié)點(diǎn)遭到破壞使得數(shù)量變少，但工作還能維持。”羅喜良說。
霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)沖刺3.0時(shí)代
基于對霧計(jì)算廣闊前景的敏銳洞察，ARM、思科、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學(xué)于2015年11月建立了國際霧計(jì)算產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟，中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所是大陸地區(qū)第一個(gè)加入此聯(lián)盟的單位。目前聯(lián)盟大中華區(qū)已有10多家成員，包括上海科技大學(xué)、中興通訊和富士康等高校和企業(yè)。
去年4月24日，國際霧計(jì)算產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟大中華區(qū)在上海宣布成立。同日，上?？萍即髮W(xué)與中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所聯(lián)合創(chuàng)辦“上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”，這也是世界上首個(gè)專門從事霧計(jì)算技術(shù)研究的實(shí)驗(yàn)室。
去年7月，上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室發(fā)布第一代霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)原型。“所謂霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)，實(shí)際上是一個(gè)計(jì)算單元。它比底層的傳感器要強(qiáng)大，也可以共享，另外各節(jié)點(diǎn)和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用節(jié)點(diǎn)之間能夠通過不同無線技術(shù)互相通信。”楊旸介紹。去年年底，第二代霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)面世。在第一代的基礎(chǔ)上，第二代霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)朝小型化、便攜式方向發(fā)展。“3.0時(shí)代，我們想把節(jié)點(diǎn)做成有指向性的SoC芯片，當(dāng)然它同樣具有計(jì)算、通信和信號處理等能力。”羅喜良表示。
據(jù)悉，實(shí)驗(yàn)室在進(jìn)行技術(shù)研發(fā)的同時(shí)，還在積極推進(jìn)國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化制定和商業(yè)模式探索。
前景廣闊但挑戰(zhàn)不小
有些用戶需求和數(shù)據(jù)經(jīng)過分布式的霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)處理后無需再上傳云端，更好滿足了實(shí)時(shí)服務(wù)的需求，其特有的靈活配置、低成本等優(yōu)勢也讓其前景被普遍看好。羅喜良表示，“‘雙十一’那天相信很多人都有網(wǎng)卡的經(jīng)歷，這就是數(shù)據(jù)集中到云端延時(shí)的一個(gè)典型表現(xiàn)。當(dāng)數(shù)據(jù)處理分散到本地后，這樣的情況就會(huì)大大減少。”在解決交通擁堵、勘測復(fù)雜地形、視頻監(jiān)控等方面，霧計(jì)算也都能大顯身手。
資源的共享是霧計(jì)算的創(chuàng)新之處，也是其面臨的挑戰(zhàn)。陌生人的節(jié)點(diǎn)是否值得信任、能否處于可控狀態(tài)是當(dāng)前需要解決的問題。如何在計(jì)算與通信之間謀求平衡也是下一階段要攻克的難題。“此外，各行業(yè)應(yīng)用各有所需，如何讓霧計(jì)算與應(yīng)用適配，需要我們在實(shí)踐中摸索規(guī)律。”楊旸表示。
