本文來自微信公眾號“AI云原生智能算力架構(gòu)”，【作者】AIsoar。
1.邊緣計算發(fā)展態(tài)勢
邊緣計算相比于集中式云計算，更靠近用戶業(yè)務數(shù)據(jù)源頭側(cè)，在低時延、低帶寬成本、彈性敏捷部署等方面更加貼合業(yè)務場景需求，因此，在近年來備受產(chǎn)業(yè)界關(guān)注。全球范圍內(nèi)，邊緣計算相關(guān)推進戰(zhàn)略政策不斷出臺，牽引邊緣產(chǎn)業(yè)廣泛擴張，同時，邊緣側(cè)市場需求層出不窮，推動行業(yè)應用在邊緣穩(wěn)步實踐，政策牽引和市場驅(qū)動雙重作用下，邊緣計算產(chǎn)業(yè)連續(xù)多年呈現(xiàn)擴張態(tài)勢。
1.1 政策牽引
全球主要發(fā)達國家布局邊緣計算戰(zhàn)略體系。2024年2月，美國發(fā)布新一版《關(guān)鍵和新興技術(shù)清單》，清單可以為美國政府和聯(lián)邦機構(gòu)指示有助于提升美國技術(shù)競爭力和國家安全的具體領(lǐng)域，2024版清單中，先進計算領(lǐng)域包含了邊緣計算與設備技術(shù)，指示邊緣計算已成為重要技術(shù)方向并將獲得更高優(yōu)先級的發(fā)展順序。2023年3月，歐盟委員會通過《2023-2024年數(shù)字歐洲工作計劃》，以闡述未來幾年關(guān)鍵信息技術(shù)的重點政策，其中提到將繼續(xù)開展端到云服務方面的研究及相關(guān)基礎(chǔ)設施建設，并以端到云服務及相關(guān)基礎(chǔ)設施建設為基礎(chǔ)，擴大其適用范圍，從各個方面投入資源引導云邊端建設和應用。
國內(nèi)政策高密度出臺牽引邊緣計算深化應用。2023年12月，發(fā)改委等六部門印發(fā)《深入實施“東數(shù)西算”工程加快構(gòu)建全國一體化算力網(wǎng)的實施意見》，政策支持探索開展城市算力網(wǎng)建設，實現(xiàn)國家樞紐節(jié)點算力資源與城市算力需求高效供需匹配”，為邊緣算力建設提出計劃指導。2023年10月，工信部等六部門聯(lián)合發(fā)布《算力基礎(chǔ)設施高質(zhì)量發(fā)展行動計劃》，提出要加快邊緣算力建設，支撐工業(yè)制造、金融交易、智能電網(wǎng)、云游戲等低時延業(yè)務應用，引導邊緣計算與行業(yè)場景深度融合發(fā)展。
1.2 市場驅(qū)動
隨著企業(yè)IT建設逐漸完善和數(shù)字化轉(zhuǎn)型逐漸加速深化，越來越多的場景化算力需求持續(xù)提出，傳統(tǒng)集中式的數(shù)據(jù)中心難以滿足特定行業(yè)和場景需求。邊緣計算和云邊協(xié)同將集中式算力資源下沉到邊緣場景，解決了集中式云和數(shù)據(jù)中心在網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)傳輸、算力供給、設備運維方面的瓶頸問題，因此在眾多行業(yè)中廣泛應用。
邊緣計算市場連續(xù)多年保持增長態(tài)勢。以中國市場為例，根據(jù)IDC最新發(fā)布的《中國半年度邊緣計算市場(2023全年)跟蹤》報告數(shù)據(jù)，2023年中國邊緣計算服務器市場繼續(xù)保持穩(wěn)步上升，同比增長29.1%。IDC認為，邊緣計算技術(shù)在公共事業(yè)的智能化改造過程中正在發(fā)揮關(guān)鍵作用，邊緣計算不斷“下沉”也進一步促進邊緣服務器的技術(shù)迭代和穩(wěn)步發(fā)展。
中國邊緣計算服務器市場規(guī)模及預測，2023-2028
2.邊緣計算應用現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)
2.1 邊緣計算應用現(xiàn)狀
隨著物聯(lián)網(wǎng)、AI、5G等技術(shù)的快速發(fā)展和規(guī)?；瘧茫叾藗?cè)的連接和數(shù)據(jù)正在呈指數(shù)級增長，數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)生產(chǎn)和消費速度都在持續(xù)增加，因此各類場景對于計算服務的低時延、低成本要求逐漸提升。
邊緣計算能夠在一定程度上解決集中式數(shù)據(jù)中心的響應時間長、帶寬成本高等問題，一方面，作為集中式算力供給的延伸在云系統(tǒng)中協(xié)同運作，實現(xiàn)云邊協(xié)同從而為企業(yè)帶來創(chuàng)新價值；另一方面，邊緣計算能夠獨立于云計算開辟出邊緣原生的使用方式，尤其是在制造、交通、能源等傳統(tǒng)行業(yè)，邊緣計算能夠?qū)⒂嬎隳芰U展至離數(shù)據(jù)生產(chǎn)、處理最近的源頭側(cè)，有效提升系統(tǒng)運行效率，優(yōu)化用戶體驗。根據(jù)中國信通院數(shù)據(jù)顯示，邊緣計算在工業(yè)、音視頻、政務、云游戲、金融等行業(yè)廣泛應用。
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2.2邊緣計算面臨挑戰(zhàn)
將業(yè)務從集中式數(shù)據(jù)中心擴展到邊緣側(cè)直接處理，帶來許多優(yōu)勢的同時也充滿了獨特的挑戰(zhàn)，作為服務供應商需要直面以下挑戰(zhàn)才能使得邊緣場景下的業(yè)務部署和運行取得理想效果。
2.2.1 響應時延
邊緣計算的真正價值在于其能夠即時處理數(shù)據(jù)的能力，決策和行動需要在極短時間內(nèi)執(zhí)行。系統(tǒng)為了獲得實時的洞察和決策，數(shù)據(jù)的獲取、排序和處理速度必須超越傳統(tǒng)場景。然而，當前數(shù)據(jù)從海量邊緣設備匯聚和整合的過程往往耗時過長，且成本高昂，龐大的數(shù)據(jù)流直接傳輸至云或數(shù)據(jù)中心不僅會增加響應時間、引入不必要的延遲，還會減緩執(zhí)行速度，從而對效率和生產(chǎn)力造成負面影響。因此，持續(xù)優(yōu)化響應時延是邊緣計算面臨的一大挑戰(zhàn)。
2.2.2 規(guī)模擴展
邊緣節(jié)點位置分散，數(shù)量眾多，數(shù)據(jù)交互數(shù)量隨節(jié)點規(guī)模擴展而激增，邊緣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)同步成為一項緊迫任務。邊緣相關(guān)的技術(shù)快速發(fā)展，也將推動邊緣節(jié)點更加靠近真正的終端用戶側(cè)(數(shù)據(jù)產(chǎn)生的地方)，隨著規(guī)模增長和位置下沉，邊緣計算系統(tǒng)的管理和使用面臨巨大挑戰(zhàn)。新的技術(shù)趨勢和應用場景要求邊緣系統(tǒng)具備更強的處理能力和更高的擴展性，但物理空間的局限性又為邊緣設備的部署帶來了一定的困難，例如，在諸如壁櫥、戶外箱體、交通工具以及其他空間受限的環(huán)境中安裝集高性能和輕便型于一身的邊緣設備，構(gòu)建易于擴展且易于部署的邊緣基礎(chǔ)設施及系統(tǒng)顯得至關(guān)重要。
2.2.3 數(shù)據(jù)安全
隨著數(shù)據(jù)安全法規(guī)逐步完善和潛在的安全漏洞不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)生在邊緣節(jié)點的數(shù)據(jù)在存儲、訪問和傳輸過程中，安全保護變得愈發(fā)重要，而許多邊緣位置的安全防護措施不足，這使得邊緣安全漏洞成為網(wǎng)絡攻擊中極具吸引力的目標。
同時，數(shù)據(jù)治理在企業(yè)防火墻之外也面臨著諸多挑戰(zhàn)，去中心化的數(shù)據(jù)中心和云環(huán)境，可能會引入數(shù)據(jù)治理難題。因此，為數(shù)據(jù)的收集、分析和處理提供安全的邊緣環(huán)境成為一個必須執(zhí)行的任務。
2.2.4 邊緣管理
據(jù)最新調(diào)查顯示，盡管大家都認可將邊緣解決方案作為業(yè)務發(fā)展的重點，但很多公司又缺乏快速完善邊緣部署及管理所需的專業(yè)IT人員及管理方法，運營技術(shù)（OT）與IT基礎(chǔ)設施之間的鴻溝可能會妨礙邊緣計算的成功應用。因此，IT團隊需要與OT領(lǐng)域緊密合作，實現(xiàn)云邊協(xié)同，從而打造一致的IT管理環(huán)境。
3.邊緣計算技術(shù)演進
邊緣計算技術(shù)的演進是一段跨越數(shù)十年的歷史，其概念和技術(shù)主要在21世紀得到顯著發(fā)展。
在20世紀90年代末，邊緣計算的早期概念開始萌芽。
2000年伊始內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡（CDN）的興起標志著邊緣計算進入一個重要發(fā)展階段。進一步推動邊緣計算發(fā)展的是移動互聯(lián)網(wǎng)的普及，隨著智能手機和移動設備的廣泛使用，在設備本地處理的數(shù)據(jù)量不斷增加，從而減少了對集中式數(shù)據(jù)中心的依賴。
2010年代，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）的蓬勃發(fā)展為邊緣計算帶來了新的增長點，IoT設備產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)需要在網(wǎng)絡邊緣進行實時處理，使得邊緣計算成為不可或缺的技術(shù)支撐。隨后，云計算與邊緣計算的結(jié)合，進一步促進了邊緣計算技術(shù)的成熟。
5G技術(shù)的推廣在2010年代末至2020年代初期為邊緣計算帶來了革命性的變革，其低延遲和高帶寬的特性極大地增強了邊緣計算處理實時數(shù)據(jù)和提供高帶寬服務的能力。
當前，邊緣計算的標準化和生態(tài)系統(tǒng)建設成為行業(yè)發(fā)展的重點，大約四分之一的企業(yè)將可持續(xù)發(fā)展和ESG指標跟蹤作為邊緣和物聯(lián)網(wǎng)計劃的一項驅(qū)動因素，邊緣計算被看作是提高效率、優(yōu)化流程的重要技術(shù)手段，因此，企業(yè)可持續(xù)發(fā)展和邊緣的結(jié)合正在成為企業(yè)發(fā)展的重要議題。
4.最新技術(shù)主張
伴隨著技術(shù)的逐漸伴隨著技術(shù)的逐漸成熟，邊緣計算的發(fā)展理念也日漸明晰,即從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的位置進行即時處理以獲取更多的數(shù)據(jù)價值，不僅符合邊緣計算的核心理念，而且與當前的技術(shù)發(fā)展趨勢和應用場景相契合。
展開而言，目前邊緣計算發(fā)展支持三大技術(shù)主張:利用A1、簡化邊緣、保護邊緣。成熟，邊緣計算的發(fā)展理念也日漸明晰，即從數(shù)據(jù)產(chǎn)生的位置進行即時處理以獲取更多的數(shù)據(jù)價值，不僅符合邊緣計算的核心理念，而且與當前的技術(shù)發(fā)展趨勢和應用場景相契合。
展開而言，目前邊緣計算發(fā)展支持三大技術(shù)主張：利用AI、簡化邊緣、保護邊緣。
4.1 利用AI：智能化的邊緣分析與洞察
4.1.1 優(yōu)化AI和分析
在邊緣部署優(yōu)化的AI算法和分析能力，使得數(shù)據(jù)處理更接近數(shù)據(jù)源，從而減少傳輸延遲，快速響應業(yè)務需求。這種優(yōu)化策略能夠即時捕獲數(shù)據(jù)價值，為組織提供深度洞察和實時決策支持。
4.1.2 實時洞察力
邊緣計算的低延遲特性允許在數(shù)據(jù)產(chǎn)生瞬間即刻處理，為業(yè)務提供即時的、有影響力的洞察。這對于需要快速決策的場景，如金融交易、在線游戲或緊急響應系統(tǒng)至關(guān)重要。
4.1.3 數(shù)據(jù)價值增值
企業(yè)在數(shù)據(jù)最新鮮時生成洞察，能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應市場變化和客戶需求，從而為組織帶來增值。
4.1.4智能分析和監(jiān)控
AI的智能分析和監(jiān)控能力可以提高運營效率，例如通過監(jiān)控Wi-Fi性能和用戶參與度，企業(yè)能夠?qū)崟r優(yōu)化服務和提升用戶體驗。
4.1.5 邊緣AI硬件
邊緣AI服務器是專為邊緣AI設計的、能夠提供必要的計算能力、支持復雜的AI計算和機器學習工作負載，確保高性能的數(shù)據(jù)處理的硬件設備。
4.1.6 多云和混合云環(huán)境中的AI
在多云環(huán)境中，AI有助于優(yōu)化資源分配和成本管理，通過一致的運營增強數(shù)據(jù)的流動性和業(yè)務的靈活性。
4.1.7 AI即服務（AIaaS）
通過AI即服務模式提供成熟的“一體化”邊緣AI解決方案，使企業(yè)能夠靈活地部署和管理AI能力，簡化IT基礎(chǔ)設施的復雜性，加速洞察力的獲取。
通過將人工智能技術(shù)融入邊緣計算,實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理的智能化和自動化。利用A1算法提升邊緣設備的決策能力確保實時分析和響應，同時強化了安全性和效率。該解決方案可穿透多云環(huán)境,通過現(xiàn)代化的AI工廠解決方案為企業(yè)提供安全、高效的邊緣計算環(huán)境。
4.2 簡化邊緣：現(xiàn)代化的邊緣架構(gòu)與運營
4.2.1 現(xiàn)代化邊緣AI架構(gòu)
企業(yè)通過采用現(xiàn)代化的邊緣解決方案，能夠以規(guī)?；姆绞胶喕疉I架構(gòu)、工作負載和運營，實現(xiàn)更高效的資源管理和成本控制。
4.2.2 邊緣擴展
依托邊緣軟件平臺可以利用自動化、開放式設計、零信任安全原則和多云連接，幫助企業(yè)安全地擴展邊緣，各行各業(yè)的企業(yè)可以便捷、安全地支持任何邊緣應用場景。
4.2.3 靈活性和選擇自由
企業(yè)可以在邊緣自由選擇技術(shù)解決方案，不再受限于特定供應商的生態(tài)系統(tǒng)或技術(shù)歷史包袱，增加了IT戰(zhàn)略的靈活性和適應性。
4.3.4 提高效率和生產(chǎn)力
通過現(xiàn)代化的邊緣AI架構(gòu)和運營，企業(yè)能夠更深入地洞察數(shù)據(jù)，提高市場競爭力，同時減少維修停機時間，提高整體的效率和生產(chǎn)力。
利用邊緣軟件平臺，提供自動化、安全擴展和多云支持，能夠簡化邊緣架構(gòu)和軟硬件使用方式，使企業(yè)降低管理資源和成本。運用開放的邊緣技術(shù)選擇和靈活的IT戰(zhàn)略，結(jié)合深入的數(shù)據(jù)洞察，能夠顯著提升企業(yè)的市場競爭力和運營效率。
4.4 保護邊緣：強化的網(wǎng)絡安全與合規(guī)性
4.4.1 網(wǎng)絡安全專業(yè)知識的嵌入
將網(wǎng)絡安全專業(yè)知識深入嵌入到IT基礎(chǔ)設施和流程中，確保邊緣計算環(huán)境從設計到實施都符合最高安全標準。
4.4.2 零信任安全框架
采用零信任安全框架，對邊緣設備進行細粒度的訪問控制，確保數(shù)據(jù)和資源的安全，防止未授權(quán)訪問。
4.4.3 供應鏈安全
通過安全的供應鏈管理和零信任原則，保護應用程序、數(shù)據(jù)和基礎(chǔ)設施在每個層面的安全，從源頭上防止風險。
4.4.4 自動化和智能化監(jiān)控
利用自動化和智能化的監(jiān)控工具，提高對邊緣環(huán)境中潛在威脅的檢測、監(jiān)控和響應能力，確保及時識別和緩解安全事件。
4.4.5 全球分布式SOC
通過全球分布式安全運營中心（SOC）能夠提供全天候的威脅檢測、調(diào)查和響應服務，增強了對全球邊緣環(huán)境的安全監(jiān)控和保護。
4.4.6 數(shù)據(jù)和系統(tǒng)保護
通過內(nèi)置的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)保護措施，如加密和訪問控制，確保數(shù)據(jù)的安全性和在出現(xiàn)問題時的快速恢復。集成先進的安全措施和零信任安全框架，確保數(shù)據(jù)在邊緣設備上的安全處理和存儲，配套的自動化工具和智能監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崟r檢測和響應潛在威脅，顯著提高了數(shù)據(jù)的安全性。此外，優(yōu)秀的邊緣解決方案支持企業(yè)在遵守數(shù)據(jù)保護法規(guī)的同時，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高效管理和利用。
5. 生態(tài)建設
在當今這個快速變化的數(shù)字化時代，邊緣計算已經(jīng)成為企業(yè)獲取競爭優(yōu)勢的關(guān)鍵，產(chǎn)業(yè)內(nèi)有許多優(yōu)秀的企業(yè)和組織將自身技術(shù)能力開放，合縱連橫為邊緣計算產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展貢獻力量。
5.1 開源框架
EdgeX Foundry是一個開源的網(wǎng)絡邊緣軟件平臺，與物理世界的設備、傳感器、執(zhí)行器和其他物聯(lián)網(wǎng)對象進行交互，旨在幫助用戶利用自己青睞的硬件、軟件、標準和服務構(gòu)建邊緣計算解決方案，同時盡量減少重復性工作。EdgeX Foundry的主要目的是打造并推廣面向物聯(lián)網(wǎng)的通用開放標準EdgeX；支持和鼓勵物聯(lián)網(wǎng)社區(qū)，圍繞可互操作的即插即用部件/組件打造一個生態(tài)系統(tǒng)；提供構(gòu)建基于EdgeX的物聯(lián)網(wǎng)解決方案的工具。
KubeEdge是2018年11月開源的云原生邊緣計算平臺項目，可將云上容器化的業(yè)務流程和設備管理擴展到邊緣上的主機，并為云和邊緣之間的網(wǎng)絡，應用部署和元數(shù)據(jù)同步提供基礎(chǔ)架構(gòu)支持。
K3s是由Rancher Labs發(fā)布的一款開源、極輕量的Kubernetes發(fā)行版，通過了CNCF一致性認證，適用于在資源有限的環(huán)境中運行Kubernetes。K3s主要用于部署在資源受限的邊緣計算場景中，也可以在本地運行以進行Kubernetes測試或開發(fā)。
EdgeGallery是由多家企業(yè)、機構(gòu)聯(lián)合發(fā)起，捐獻給LF，目前處于Linux基金會的LF Edge Icebox階段的開源項目。項目目的是打造一個符合5G邊緣“聯(lián)接+計算”特點的邊緣計算公共平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡能力（尤其是5G網(wǎng)絡）開放的標準化和MEC應用開發(fā)、測試、遷移和運行等生命周期流程的通用化。
6. 合作伙伴
邊緣解決方案不僅是邊緣前沿技術(shù)的集中體現(xiàn)，更是與邊緣產(chǎn)業(yè)中多個合作伙伴共同構(gòu)建的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)晶。
這個開放的生態(tài)系統(tǒng)是邊緣解決方案的生命力所在，它不僅加速了技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，更為企業(yè)用戶提供了定制化的解決方案，以滿足他獨特的業(yè)務需求。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的征途上，邊緣技術(shù)平臺和合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)是推動企業(yè)前進的雙引擎，共同為企業(yè)解鎖數(shù)據(jù)的潛力、優(yōu)化運營流程、創(chuàng)造新的商業(yè)模式，最終實現(xiàn)業(yè)務的持續(xù)增長和創(chuàng)新。
2023年和2024年，在上海和蘇州相繼成立邊緣計算聯(lián)合實驗室和邊緣計算聯(lián)合創(chuàng)新中心，兩個創(chuàng)新平臺的建成正是各方合作伙伴共建共創(chuàng)的輝煌成果。
Intel作為全球領(lǐng)先的半導體公司，其尖端的處理器技術(shù)和硬件支持是創(chuàng)新中心高性能與可靠性的基石。Intel的技術(shù)不僅推動了邊緣計算解決方案的發(fā)展，更在提升整個創(chuàng)新中心的技術(shù)實力方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其硬件的穩(wěn)定性和可靠性，確保了計算任務能夠高效且安全地執(zhí)行。
西門子提供的機床加工行業(yè)數(shù)字化解決方案，涵蓋了從設計到服務的全流程。西門子的行業(yè)數(shù)字化技術(shù)不僅提高了生產(chǎn)效率，更通過數(shù)字化手段，優(yōu)化了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)流程，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步。
Cogiot科舸物聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)平臺支持，為企業(yè)提供了設備連接、數(shù)據(jù)采集和智能分析的一站式解決方案。通過這個平臺，企業(yè)能夠更高效地實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化升級，推動了整個行業(yè)的技術(shù)進步和創(chuàng)新。
洪樸信息致力于為制造型企業(yè)提供人工智能產(chǎn)品和解決方案，其產(chǎn)品和解決方案已在光伏、半導體和消費電子等多個行業(yè)規(guī)?；涞?。其AI缺陷解決方案每年可以為相關(guān)企業(yè)節(jié)約大量人力成本，同時避免因產(chǎn)品缺陷導致經(jīng)濟損失。
思看科技是3D解決方案提供商，其三維視覺數(shù)字化方案廣泛應用于工業(yè)設計、制造、檢測等多個領(lǐng)域。這些方案通過提供精確的三維數(shù)據(jù)，極大地提升了工業(yè)生產(chǎn)的精確度和效率，為數(shù)字化制造提供了強有力的工具。
Telit Cinterion提供了一種無需編寫代碼即可實現(xiàn)設備與企業(yè)軟件連接的解決方案。這種連接方式不僅簡化了設備集成的復雜性，更促進了設備數(shù)據(jù)的實時采集與分析，為智能制造和物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展提供了強有力的支持。
鑫元視科技提供的智慧管理平臺，專門針對監(jiān)控視頻的海量管理進行了優(yōu)化。該平臺不僅適用于倉庫監(jiān)管和金融監(jiān)管倉，還能實現(xiàn)智能電子圍欄和庫位變化分析等功能，為安全管理和資源優(yōu)化提供了強有力的技術(shù)支持。
上海和蘇州的邊緣計算實驗室/創(chuàng)新中心還包括其他多家ISV（獨立軟件供應商）和服務商，他們提供從手持終端、電子看板到工業(yè)控制、數(shù)據(jù)采集等一系列解決方案，共同構(gòu)建了一個多元化、互補性強的合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)。
通過這些合作伙伴的共同努力，創(chuàng)新中心能夠為制造業(yè)企業(yè)提供全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型服務，從硬件支持到軟件解決方案，從數(shù)據(jù)安全到區(qū)塊鏈技術(shù)應用，全方位推動企業(yè)創(chuàng)新和發(fā)展。
