4月1日，中國(guó)5G產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽全國(guó)總決賽暨中國(guó)5G產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇在鶴壁召開，天津大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的教授、博導(dǎo)王曉飛在大會(huì)上做了《5G邊緣智能驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)交叉創(chuàng)新》的主題分享。
以下為創(chuàng)頭條整理的演講內(nèi)容，略有刪減：
尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓，各位前輩、同仁，大家好！今天我為大家分享5G邊緣智能驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)交叉創(chuàng)新。
毋庸置疑，我們現(xiàn)在已經(jīng)迎來5G高速推廣、高密度覆蓋的這么一個(gè)時(shí)代，5G無處不在，我們?nèi)绻f面臨的是一個(gè)數(shù)字的世界，5G就成為走向數(shù)字世界的康莊大道，5G成為了支持我們國(guó)家走向萬物互聯(lián)、萬物智聯(lián)、萬物賦能的黃金時(shí)代的核心道路。
人工智能也是非常重要的，我們現(xiàn)在已經(jīng)把人工智能上升到國(guó)家層次的戰(zhàn)略規(guī)劃當(dāng)中，甚至成為了大國(guó)彼此之間進(jìn)行博弈的棋子。把人工智能用好，和5G融合好，成為了我們引領(lǐng)未來戰(zhàn)略性技術(shù)，提升我們國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力的核心戰(zhàn)略。為了迎接這樣的5G融合人工智能的挑戰(zhàn)，我們就提出了邊緣計(jì)算的框架和概念。
邊緣計(jì)算其實(shí)并不是一個(gè)獨(dú)立的學(xué)科或者一門單獨(dú)的技術(shù)，它實(shí)際上是一個(gè)架構(gòu)和概念。很簡(jiǎn)單說就是在云和端之間，構(gòu)建一個(gè)無處不在的緩沖區(qū)，在這樣一個(gè)緩沖區(qū)，我們可以有多層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，多層級(jí)的存儲(chǔ)設(shè)備，還有多層級(jí)的計(jì)算設(shè)備，通過這樣一個(gè)承載，我們把云和端拉近。
這個(gè)“邊”就成為一個(gè)橋梁。這個(gè)邊可以解決很多我們之前所探討的問題，比如我們經(jīng)過很多調(diào)研之后發(fā)現(xiàn)，有50%的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備依然要面臨著很多網(wǎng)絡(luò)帶寬限制，我們的存儲(chǔ)設(shè)備也是不可能全部全上云，數(shù)據(jù)在生成過程當(dāng)中、在傳輸過程當(dāng)中，很多數(shù)據(jù)迫不得已就要丟掉，大概是40%左右。
特別是我們的人工智能算力，經(jīng)過調(diào)查，有80%左右人工智能算力是無法上云的，舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，與工業(yè)相關(guān)，和自動(dòng)駕駛相關(guān)的算力，如果上云的話，會(huì)出很大的問題。所以時(shí)效性要求非常高，是毫秒甚至亞毫秒級(jí)。邊緣計(jì)算如何把人工智能通過5G傳遞給所有的設(shè)備，傳遞給端，這是顯得特別重要的。
邊緣計(jì)算梳理
當(dāng)前的一些云計(jì)算廠商在拼命推廣邊緣計(jì)算，實(shí)際上都是一些微云概念，只是一個(gè)云的衍生，比如阿里邊緣計(jì)算、騰訊邊緣計(jì)算，其實(shí)就是云計(jì)算小型擴(kuò)展。這是云計(jì)算視角的邊緣計(jì)算。
還有一大波人是在研究物聯(lián)網(wǎng)角度邊緣計(jì)算，物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)非常碎片化、非常長(zhǎng)尾的行業(yè)，所以我們?cè)缙诰蜁?huì)有很多物聯(lián)網(wǎng)的盒子、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，但是只具備數(shù)據(jù)匯聚和協(xié)議融合能力，在這個(gè)時(shí)代，我們?cè)谏厦娣派纤阕?，放上算力，就可以去?zhí)行稍微輕量級(jí)智能算法，這個(gè)就是多層級(jí)的物聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算盒子。
第三個(gè)方向就是運(yùn)營(yíng)商邊緣計(jì)算，MEC，運(yùn)營(yíng)商推邊緣計(jì)算非常猛，最重要一個(gè)目的就是把4G被OTT廠商奪走那一部分服務(wù)、市場(chǎng)拉回來，因?yàn)樵?G時(shí)代最終運(yùn)營(yíng)商變成發(fā)卡的，運(yùn)營(yíng)商變成管道，它們并沒有從服務(wù)上面賺取利潤(rùn)。到5G，運(yùn)營(yíng)商希望通過邊緣計(jì)算充分把管道放開，把數(shù)據(jù)接口放開之后，催生出來屬于運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)業(yè)態(tài)。
最后，是研究工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計(jì)算，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也就是OT行業(yè)，相對(duì)封閉，并不會(huì)有特別開放數(shù)據(jù)接口和軟件形態(tài)，但是，在現(xiàn)在這個(gè)時(shí)刻，我們逐漸也要放開OT行業(yè)，形成一定本地邊緣智能，通過實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)線上數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)分析，實(shí)時(shí)進(jìn)行決策推理之后，再下放到生產(chǎn)線上形成一個(gè)控制智能的路，并且和其他軟硬件系統(tǒng)打通。
5G邊緣計(jì)算深度學(xué)習(xí)融合的五個(gè)方向
1.可以說我們目前所有應(yīng)用都需要在云邊端協(xié)同的架構(gòu)上進(jìn)行一次革新，比如說制造業(yè)、智慧家居、智慧城市，所有目前能夠想象到的，以前基于云或者基于端的服務(wù)都將變成云邊端協(xié)同，這是一個(gè)必然，目前已經(jīng)有很多這種國(guó)家政府推動(dòng)的項(xiàng)目，也包括今天也有很多創(chuàng)業(yè)的項(xiàng)目，包括市場(chǎng)上的趨勢(shì)，都是沿著這個(gè)方向發(fā)展。
2.在邊緣側(cè)，我們要大幅度地、充分地去榨干邊緣側(cè)算力，哪怕一百個(gè)一千個(gè)算力節(jié)點(diǎn)連在一起也是有限的，但如果能聯(lián)合在一起榨干，那潛力也是很大的，如何實(shí)現(xiàn)模型快速推理、模型精簡(jiǎn)優(yōu)化、模型精度與速度的平衡，這些都非常有挑戰(zhàn)。
3.邊緣的任務(wù)也是要原生的，即用戶無感情況下實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)遷移，我們深度學(xué)習(xí)應(yīng)用應(yīng)該是不在乎數(shù)據(jù)究竟在“云、邊、端”，要實(shí)時(shí)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和業(yè)務(wù)需求進(jìn)行遷移調(diào)度。
4.邊緣側(cè)實(shí)現(xiàn)深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練現(xiàn)在是很重要的，很多人會(huì)問，王老師，你是不是搞笑，為什么要在邊緣側(cè)訓(xùn)練，訓(xùn)練一定是大型GPU集群做的事情，實(shí)際上不一定，我們很多數(shù)據(jù)不一定能夠上云，邊緣節(jié)點(diǎn)已經(jīng)足夠多了，如果邊緣節(jié)點(diǎn)聯(lián)合在一起，我們可以在邊緣側(cè)，隨著數(shù)據(jù)產(chǎn)生，隨著數(shù)據(jù)流動(dòng)，訓(xùn)練出來模型，直接進(jìn)行推理，再進(jìn)行質(zhì)量提升。
包括我們2018年引入聯(lián)邦學(xué)習(xí)機(jī)制，嘗試即能夠保證用戶隱私、保證用戶數(shù)據(jù)安全情況下，同時(shí)能夠協(xié)同我們的邊緣節(jié)點(diǎn)，彼此之間能夠訓(xùn)練出來更好的模型，這個(gè)模型返過來還能回饋到我們的各個(gè)數(shù)據(jù)提供方上。
5.用深度學(xué)習(xí)、人工智能算法，來優(yōu)化5G邊緣計(jì)算網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)方向上，我們是和運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商也有很多合作，這個(gè)算法幫助整個(gè)云邊端協(xié)同網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化。
機(jī)遇與挑戰(zhàn)
最后稍微跟各位介紹一下我們團(tuán)隊(duì)在5G邊緣計(jì)算時(shí)代的一些科研工作落地情況。
1.首先是面向智慧社區(qū)，這是我們科技部一個(gè)重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持。我們研發(fā)了支持多種物聯(lián)設(shè)備協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、數(shù)據(jù)協(xié)議，以及視頻協(xié)議的這種邊緣計(jì)算盒子，我們?cè)谶@個(gè)邊緣計(jì)算盒子上能夠執(zhí)行本地輕量級(jí)計(jì)算，把有必要的視頻結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)傳上云端，包括物聯(lián)網(wǎng)和視覺的邏輯在本地就可以實(shí)現(xiàn)互通。
2.面向校園，實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)絡(luò)上云邊協(xié)同，這是與河南的一家公司合作的，我們利用在樓宇側(cè)的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分析，減輕集中式流量分析計(jì)算的運(yùn)算壓力。
3.物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我們和材料領(lǐng)域的一個(gè)世界五百?gòu)?qiáng)圣戈班的企業(yè)進(jìn)行合作，在合作的一個(gè)生產(chǎn)線上，利用邊緣計(jì)算，采集并觀察環(huán)境變量、控制變量，與良品率結(jié)果聯(lián)動(dòng)，通過數(shù)據(jù)挖掘分析來判斷成品的各種參數(shù)的變化因素。
4.5G的節(jié)能，我們和天津物聯(lián)網(wǎng)研究院推廣基于邊緣智能的基站側(cè)一整套運(yùn)維管理解決方案。在這個(gè)基站里，我們可以進(jìn)行能耗管理，通過三大運(yùn)營(yíng)商電力的采集，包括從鐵塔側(cè)總用電的監(jiān)測(cè)，我們?nèi)繀R聚到一起，來進(jìn)行分析。目前初步有大概兩千多個(gè)5G基站接到系統(tǒng)平臺(tái)，利用智能算法很輕松每個(gè)月節(jié)約的電費(fèi)就是百萬級(jí)的。
5.與東聲科技的合作，是面向工業(yè)視覺檢測(cè)的深度學(xué)習(xí)平臺(tái)，我們有很多嘗試，例如云邊協(xié)同視覺智能，包括模型共享和聯(lián)邦學(xué)習(xí)機(jī)制。
6.還有一個(gè)試點(diǎn)項(xiàng)目，2019年9月份，與海爾洗衣機(jī)廠合作做的5G智慧工廠示范，之后也是拿到了工信部的5G示范支持。
