物聯(lián)網(wǎng)在飛速發(fā)展的同時(shí)也產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，面對(duì)數(shù)據(jù)處理壓力，各種“計(jì)算”層出不窮，云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算等名詞紛紛涌出，那這些計(jì)算方式有何區(qū)別？應(yīng)用于哪些場(chǎng)景？在不同場(chǎng)景或同一場(chǎng)景的不同情況下又要如何選擇計(jì)算方式？
云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算各有優(yōu)點(diǎn)
云計(jì)算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地、按需、便捷地使用共享計(jì)算設(shè)施、存儲(chǔ)設(shè)備、應(yīng)用程序等資源的計(jì)算模式。云計(jì)算系統(tǒng)由云平臺(tái)、云存儲(chǔ)、云終端、云安全四個(gè)基本部分組成，云平臺(tái)從用戶的角度可分為公有云、私有云、混合云等。通過從提供服務(wù)的層次可分為：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（Iaas）、平臺(tái)即服務(wù)（Paas）和軟件即服務(wù)（Saas）。
云計(jì)算，像在每個(gè)不同地區(qū)開設(shè)不同的自來水公司，沒有地域限制，優(yōu)秀的云軟件服務(wù)商，向世界每個(gè)角落提供軟件服務(wù)——就像天空上的云一樣，不論你身處何方，只要你抬頭，就能看見！
霧計(jì)算的原理與云計(jì)算一樣，都是把數(shù)據(jù)上傳到遠(yuǎn)程中心進(jìn)行分析、存儲(chǔ)和處理。但是霧計(jì)算相比于云計(jì)而言要把所有數(shù)據(jù)集中運(yùn)輸?shù)酵粋€(gè)中心，霧計(jì)算的模式是設(shè)置眾多分散的中心節(jié)點(diǎn)，即所謂“霧節(jié)點(diǎn)”來處理，這樣能夠讓運(yùn)算處理速度更快，更高效得出運(yùn)算結(jié)果。
假如說云計(jì)算是把所有東西都送往天上的云彩中，霧計(jì)算就是把數(shù)據(jù)送到身邊的霧氣里，和云計(jì)算相比，霧計(jì)算顯得更接地氣了一些！
邊緣計(jì)算和云計(jì)算互相協(xié)同，它們是彼此優(yōu)化補(bǔ)充的存在。云計(jì)算是一個(gè)統(tǒng)籌者，它負(fù)責(zé)長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，能夠在周期性維護(hù)、業(yè)務(wù)決策等領(lǐng)域運(yùn)行。而邊緣計(jì)算著眼于實(shí)時(shí)、短周期數(shù)據(jù)的分析，更好地支撐本地業(yè)務(wù)及時(shí)處理執(zhí)行。邊緣計(jì)算和云計(jì)算都是處理大數(shù)據(jù)的計(jì)算運(yùn)行方式。但不同的是，這一次，數(shù)據(jù)不用再傳到遙遠(yuǎn)的云端，在邊緣側(cè)就能解決，更適合實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析和智能化處理，也更加高效而且安全。
如果說云計(jì)算是集中式大數(shù)據(jù)處理，那么邊緣計(jì)算可以理解為邊緣式大數(shù)據(jù)處理！
以安防行業(yè)為例來說，從計(jì)算方式上來講，云計(jì)算是“云+端”的模式。智能安防終端通過網(wǎng)絡(luò)連接到云計(jì)算中心，獲取按需、共享和可配置的計(jì)算資源，與云形成一個(gè)綜合平臺(tái)。這種計(jì)算方式為我國龐大的視頻監(jiān)控網(wǎng)提供了存儲(chǔ)、檢索、分析等方面的強(qiáng)大支撐；作為云計(jì)算的補(bǔ)充，邊緣計(jì)算指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，為攝像頭等終端設(shè)備就近提供服務(wù)，如果說云計(jì)算提供強(qiáng)大的全局結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)推理分析和資源管控力，那么邊緣計(jì)算則提供快速、敏捷、高效、精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)響應(yīng)；而霧計(jì)算則相當(dāng)于“更貼近地面的云”，可以創(chuàng)建分布于不同地方的云服務(wù)。
在萬物互聯(lián)的“賽道”上，云計(jì)算、霧計(jì)算等計(jì)算“選手”也各有所長。然而，有時(shí)單個(gè)“選手”無法滿足需求各異的應(yīng)用場(chǎng)景，怎么辦？“混合計(jì)算”就扮演著協(xié)調(diào)每位“隊(duì)員”的“教練”角色。那么，“混合計(jì)算”究竟是什么？有何應(yīng)用？
萬物互聯(lián)時(shí)代需要更強(qiáng)算力
據(jù)測(cè)算，到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達(dá)到500億臺(tái)；到2025年，萬物互聯(lián)的銷售收入將達(dá)到1.6萬億美元；到2030年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將達(dá)到4.4ZB（字節(jié)）。
“當(dāng)前數(shù)據(jù)從消費(fèi)端到生產(chǎn)端、從設(shè)備到數(shù)據(jù)本身，萬物互聯(lián)市場(chǎng)已呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢(shì)。而大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)處理能力的要求很高，這就需要充分挖掘算力。”復(fù)旦大學(xué)大數(shù)據(jù)試驗(yàn)場(chǎng)研究院、上海市數(shù)據(jù)科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副研究員張帆說。
“‘混合計(jì)算’就是試圖利用5G的萬物互聯(lián)能力，綜合利用云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算等計(jì)算方式，實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同計(jì)算。”福建工程學(xué)院科研處處長、福建省北斗導(dǎo)航與智慧交通協(xié)同創(chuàng)新中心主任鄒復(fù)民教授介紹道，“混合計(jì)算”這一概念最早由蔣志祥在WMIC 2018世界移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)上提出。這一概念的形成，歷經(jīng)了多年的發(fā)展。
談及其技術(shù)原理，張帆說，“混合計(jì)算”借鑒了異構(gòu)計(jì)算的思想——用不同的計(jì)算資源處理適合該結(jié)構(gòu)的任務(wù)。異構(gòu)計(jì)算的概念提出的時(shí)間很早，但受實(shí)現(xiàn)條件限制，直到近年才得到了巨大的發(fā)展。
隨著萬物互聯(lián)市場(chǎng)的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界逐漸認(rèn)識(shí)到單一的計(jì)算方式不能解決所有問題，為此針對(duì)不同計(jì)算方法各大廠商展開了積極探索：英特爾公司在2015年收購阿爾特拉公司，同時(shí)著手開發(fā)芯片內(nèi)可重構(gòu)技術(shù)；賽靈思公司在2015年實(shí)現(xiàn)了編程環(huán)境的統(tǒng)一；百度在2016年開始推進(jìn)“百度大腦項(xiàng)目”，試圖在一個(gè)計(jì)算體系內(nèi)實(shí)現(xiàn)多種算力的混合……
2018年1月4日，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)白皮書（2017）》，其中關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)功能架構(gòu)圖的內(nèi)容，已經(jīng)初步陳述了邊緣計(jì)算和云計(jì)算進(jìn)行協(xié)同計(jì)算的理念。不僅如此，華為、西門子等公司也針對(duì)“邊云協(xié)同”不斷地進(jìn)行探索。
不同計(jì)算方式協(xié)同處理問題賦能各類場(chǎng)景
在不同的應(yīng)用場(chǎng)景，云計(jì)算、霧計(jì)算、邊緣計(jì)算等計(jì)算方法展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)也不同。
以公共安全視頻監(jiān)控為例，前端攝像機(jī)要提高實(shí)時(shí)性、在本地完成圖像識(shí)別，就需要將AI算力注入邊緣，而在邊緣處理過的數(shù)據(jù)則需要上傳至云端，以便進(jìn)行綜合分析；又如，智慧交通領(lǐng)域中，車輛在自動(dòng)行駛時(shí)遇到緊急情況，需要邊緣計(jì)算技術(shù)在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)做出判斷，而交通誘導(dǎo)則需要立足于云計(jì)算對(duì)交通大數(shù)據(jù)的綜合分析與挖掘。
張帆認(rèn)為，與早前單個(gè)計(jì)算方法不同，“混合計(jì)算”將各類計(jì)算方法進(jìn)行排列組合，構(gòu)建出某領(lǐng)域?qū)Ｓ玫母咝?yīng)用組件，從而更好地滿足無線互聯(lián)、視頻處理、圖像識(shí)別、智能制造等多領(lǐng)域的高效處理需求。
再如，在無人駕駛領(lǐng)域，可綜合利用邊緣計(jì)算、云計(jì)算和人工智能（AI）技術(shù)：用邊緣計(jì)算傳感器收集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)至云端，傳感器融合、虛擬世界模型更新都在云端實(shí)現(xiàn)；AI在“云”中確定行動(dòng)計(jì)劃，并通過云端向汽車發(fā)布控制命令。
鄒復(fù)民說，“混合計(jì)算”的技術(shù)平臺(tái)可以部署在從消費(fèi)級(jí)各類應(yīng)用、到智慧城市級(jí)各類應(yīng)用、到農(nóng)業(yè)溯源區(qū)塊鏈的各類應(yīng)用、再到未來最具增長的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各類應(yīng)用。
在技術(shù)和應(yīng)用層面存在諸多挑戰(zhàn)
混合計(jì)算作為新興概念，目前尚未有成熟的技術(shù)方案和框架。從其概念中也可以看出，其面臨的挑戰(zhàn)之一就是連通性。隨著連接設(shè)備數(shù)量的劇增，網(wǎng)絡(luò)管理、靈活擴(kuò)展和可靠性保障等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn)。
以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例，其存在大量的異構(gòu)總線和多種制式的網(wǎng)絡(luò)，它們?cè)诩嫒荻喾N連接的同時(shí)還需要確保連接的實(shí)時(shí)性和可靠性。在此基礎(chǔ)上，要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同，則需要跨廠商、跨平臺(tái)的集成與操作。
面對(duì)海量復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，如何將任務(wù)準(zhǔn)確、完整地下達(dá)到各計(jì)算節(jié)點(diǎn)；通過計(jì)算節(jié)點(diǎn)計(jì)算后，如何將有效信息整合到任務(wù)中進(jìn)行反饋、又如何抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊保障安全與隱私……這些都是對(duì)“混合計(jì)算”協(xié)同能力的重要考驗(yàn)。
