邊緣計算并不是一個新的概念。從“云”開始走進大眾視野，繼而物聯(lián)網(wǎng)使我們邁進了后云時代。AI技術(shù)的發(fā)展使得“云”逐漸向“邊緣”過渡。邊緣計算是技術(shù)發(fā)展的必然，它打破了傳統(tǒng)云計算的邊界，將計算分布到各個邊緣設(shè)備上進行。

隨著人工智能技術(shù)的興起，以及5G技術(shù)的發(fā)展，邊緣計算已經(jīng)成為各國的研究熱點，下圖展示了各國在邊緣計算產(chǎn)、學(xué)、研方面的投入比較。

作為邊緣計算概念的最早提出國，美國在該領(lǐng)域的投入最多，中國次之。本文梳理了幾家美國科技巨頭企業(yè)在邊緣計算領(lǐng)域的產(chǎn)品和成果，分為三個類別簡單介紹。先讓我們了解一下邊緣計算與5G有什么關(guān)系以及邊緣計算能做什么。

1 5G是邊緣計算的引擎

邊緣計算的技術(shù)實施需要考慮三個問題：安全、速度和規(guī)模。

隨著自動駕駛汽車、智能家居和許多其他高帶寬應(yīng)用需求的增加，無線傳感器的數(shù)量將繼續(xù)呈幾何級數(shù)增長。企業(yè)級應(yīng)用和消費級應(yīng)用將需要更多的帶寬，來連接更多的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，還需要更高的安全性來保護和管理數(shù)據(jù)。而且物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的爆炸式增長意味著彼此之間的設(shè)備數(shù)量要多得多，現(xiàn)有4G LTE網(wǎng)絡(luò)標準的挑戰(zhàn)之一是連接密度。

而安全、速度和規(guī)模正是5G無線網(wǎng)絡(luò)標準的核心要求。4G網(wǎng)絡(luò)每平方公里最多只能支持2000個活動設(shè)備，5G標準的設(shè)計目標是在每平方公里內(nèi)支持多達10萬個活動設(shè)備。

5G網(wǎng)絡(luò)給邊緣計算的應(yīng)用提供高可靠性、低時延、高速率的傳輸條件，相當于為邊緣計算架構(gòu)的實施安裝上了動力引擎。

2 邊緣計算改變生活

01 自動駕駛

自動駕駛汽車需要快速且持續(xù)不斷傳入并分析數(shù)據(jù)，必須在毫秒級時間內(nèi)處理周圍的環(huán)境信息，以便采取相應(yīng)的行動。這種數(shù)據(jù)量和時間的限制使得數(shù)據(jù)分析的計算不能依靠云端的計算能力，只能在本地完成，這就對本地設(shè)備的計算能力提出更高的要求，下文將提到Google和NVIDIA等芯片廠商在邊緣計算芯片領(lǐng)域的布局。

另外，邊緣計算架構(gòu)除了使自動駕駛車輛能夠?qū)崟r收集、處理數(shù)據(jù)來實現(xiàn)自動駕駛功能，還將實時共享車輛之間的數(shù)據(jù)，并且結(jié)合地理位置附近的邊緣數(shù)據(jù)中心，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)匠鞘芯W(wǎng)絡(luò)中，向緊急響應(yīng)服務(wù)和汽車制造商傳遞關(guān)鍵數(shù)據(jù)，以提升自動駕駛汽車的可靠性和安全性。

02 智慧城市

信息爆炸的時代，每個城市正迅速成為龐大的信息收集中心，傳感器每天都在收集交通模式、公用事業(yè)使用和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的數(shù)據(jù)，傳統(tǒng)的云解決方案無法滿足海量的計算需求。

一個城市就是一個生態(tài)系統(tǒng)，交通物流、能源化工、商業(yè)通信、水氣電生活設(shè)施等子系統(tǒng)將借助基于5G的邊緣計算實現(xiàn)信息打通。未來的城市通過這些萬物互聯(lián)實現(xiàn)信息共享和協(xié)同運作，在城市資源分配、公共事務(wù)協(xié)調(diào)、突發(fā)事件預(yù)警等方面實現(xiàn)智能決策。整個城市更像一個智能體，生活在其中的人將擁有更舒適的體驗。

03 工業(yè)制造

通過將數(shù)據(jù)存儲和計算集成到工業(yè)設(shè)備中，制造商可以收集數(shù)據(jù)，以便更好地進行預(yù)測性維護和提高能源效率，從而降低成本和能源消耗，同時保持更好的可靠性和生產(chǎn)正常運行時間。通過持續(xù)的數(shù)據(jù)收集和分析，智能制造技術(shù)也將幫助公司定制生產(chǎn)和運行。通過部署微型數(shù)據(jù)中心(比如Edge Micro)，制造廠商可以通過邊緣計算將生產(chǎn)設(shè)備、人和產(chǎn)品的數(shù)據(jù)進行實時采集和分析，推送到微型數(shù)據(jù)中心，再根據(jù)需要傳輸?shù)皆贫恕?/p>

邊緣計算將為工業(yè)制造提升智能化水平提供性能監(jiān)控的手段，為生產(chǎn)優(yōu)化提供決策依據(jù)。比如，海上石油鉆井平臺可以利用邊緣計算架構(gòu)實時收集、監(jiān)視和處理各種環(huán)境因素的數(shù)據(jù)，而不必依賴于遠程數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。

04 金融領(lǐng)域

在智能手機成為我們每個人生活必需品的時代，銀行機構(gòu)正將邊緣計算技術(shù)與智能手機應(yīng)用程序結(jié)合起來，以更好地針對客戶提供服務(wù)，甚至還可以借助邊緣計算架構(gòu)為自動取款機和自助服務(wù)臺提供收集和處理數(shù)據(jù)的能力，使它們反應(yīng)更快以提供更多人性化的服務(wù)功能。

對于對沖基金等交易型金融機構(gòu)來說，交易算法計算上一毫秒的延遲可能意味著大量的資金損失。采用邊緣計算架構(gòu)將核心計算放在世界各地證券交易所附近的數(shù)據(jù)中心，讓計算密集型的核心算法盡可能接近數(shù)據(jù)源，實時獲取最準確和最新的信息。

05 健康醫(yī)療

通過邊緣設(shè)備收集患者數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送給醫(yī)院，讓醫(yī)務(wù)人員實時獲取到患者的健康數(shù)據(jù)，可以大大提高醫(yī)護的效率。特別對于一些長期的或慢性的疾病，如糖尿病和心血管疾病，這樣能減少患者頻繁趕赴醫(yī)院的麻煩，也可緩解醫(yī)療資源長期緊張的問題。

通過建立邊緣計算數(shù)據(jù)中心，還可以將整個醫(yī)療過程數(shù)據(jù)記錄下來，形成一個完整連續(xù)的醫(yī)療數(shù)據(jù)庫，為醫(yī)療的診斷分析提供更全面的依據(jù)?？梢灶A(yù)見，將來每個醫(yī)院就是一個健康醫(yī)療數(shù)據(jù)中心，只要有足夠安全的數(shù)據(jù)隱私監(jiān)管和保護措施，邊緣計算和智能醫(yī)療將為健康醫(yī)療領(lǐng)域帶來變革。

06 增強現(xiàn)實

增強現(xiàn)實(AR：Augmented Reality)應(yīng)該會是5G時代落地最快、商用最廣的邊緣計算技術(shù)。與虛擬現(xiàn)實不同，AR不是生成一個完全的虛擬世界，而是將數(shù)字元素覆蓋在真實環(huán)境之上，通過眼鏡和耳機等可穿戴的增強現(xiàn)實設(shè)備作為人機接口與人進行互動。因為是直接與人互動，必須做到零延遲，這就要求在設(shè)備端處理視覺數(shù)據(jù)，并實時整合預(yù)渲染的視覺元素。

如果沒有邊緣計算架構(gòu)，這些可視化數(shù)據(jù)將需要返回到集中的云服務(wù)器，在云服務(wù)器中進行視覺處理和元素渲染處理，還要再將數(shù)據(jù)發(fā)回設(shè)備端，這不可避免地會產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)延遲，這種延遲會讓人感覺到眩暈。邊緣計算技術(shù)加上5G網(wǎng)絡(luò)讓AR設(shè)備可以即時完成視覺處理和視覺合成，讓用戶在任何地方查看新的AR細節(jié)，而不會感受到延遲和眩暈。

游戲和娛樂會是增強現(xiàn)實設(shè)備常見的應(yīng)用程序，但增強現(xiàn)實更有意義的應(yīng)用應(yīng)該是在醫(yī)療領(lǐng)域。增強現(xiàn)實可以幫助外科醫(yī)生做手術(shù)，提供視覺輔助和更高的手術(shù)精度，提高手術(shù)的成功率。

3 美國的邊緣計算公司

下面分三個類別介紹美國邊緣計算領(lǐng)域的公司：

一是核心計算類，邊緣計算的核心在于邊緣端的計算能力，該類公司主打產(chǎn)品是芯片和計算框架;

二是網(wǎng)絡(luò)安全類，在這個類別中只介紹在云計算領(lǐng)域CDN的王者Akamai公司，主打邊緣計算網(wǎng)絡(luò)安全;

三是平臺設(shè)備類，主要關(guān)注邊緣計算平臺框架以及與邊緣計算相關(guān)的微型數(shù)據(jù)中心。

其實，類別之間并沒有非常明確的界限，大的公司一般在硬件和軟件均有布局。

01 核心計算類

(1)谷歌(Google)

主打產(chǎn)品：Edge TPU和Cloud IoTa Edge

Edge TPU是為邊緣計算設(shè)計的芯片，用于在邊緣設(shè)備上運行Tensorflow Lite機器學(xué)習(xí)模型。因為是為邊緣設(shè)備提供的，特點是功耗小、體積小、性能也足夠好。Edge TPU支持機器視覺、語音識別、機器人等多種智能應(yīng)用，可以用在上面提到的幾乎每個場景中。

Cloud IoT Edge有點類似下面要介紹的微軟的Azure IoT Edge。Cloud IoT Edge軟件將Google Cloud強大的數(shù)據(jù)處理和機器學(xué)習(xí)能力擴展到邊緣設(shè)備端，是Google云服務(wù)在邊緣設(shè)備的一種延伸。結(jié)合Edge TPU可以執(zhí)行在Google Cloud中訓(xùn)練好的機器學(xué)習(xí)或深度學(xué)習(xí)模型。

(2)英偉達(NVIDIA)

主打產(chǎn)品：芯片處理器

在智能計算芯片領(lǐng)域，怎么能少得了英偉達?；贘etson Nano處理器組裝的輕型NVIDIA EGX平臺可實現(xiàn)每秒5億次并把功耗維持在幾瓦特;搭載NVIDIA T4的EGX邊緣服務(wù)器可以達到10萬億每秒的運算。芯片的低功耗對人工智能運算很重要，目前傳統(tǒng)CPU在這類運算中能耗巨大，EGX目前是少數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的計算平臺。

Jetson Nano處理器在最近的一項針對機器學(xué)習(xí)的基準評測中戰(zhàn)勝了Google的EdgeTPU和英特爾的邊緣處理器，取得了機器學(xué)習(xí)計算性能上的領(lǐng)先地位。

02 網(wǎng)絡(luò)安全類

(1)Akamai

主打產(chǎn)品：智能邊緣平臺(Intelligent Edge Platform)

Akamai是全球最大的CDN巨頭，沒有之一。Akamai在全球137個國家和地區(qū)擁有3900個數(shù)據(jù)中心，部署了240000臺服務(wù)器，擁有全球最大的CDN平臺。什么是CDN?CDN全稱叫內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，通俗一點可以理解為互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)快遞員，快遞的快慢影響了個人的消費體驗，而CDN就是解決數(shù)據(jù)內(nèi)容分發(fā)的需求。平時用的抖音、快手、B站這些視頻網(wǎng)站就非常依賴CDN技術(shù)服務(wù)。從下面這張圖可以看出Akamai在CDN的領(lǐng)導(dǎo)地位。

Akamai的智能邊緣平臺(Intelligent Edge Platform)是一個防御盾牌，它可以將網(wǎng)站、用戶、設(shè)備、數(shù)據(jù)中心和云納入防御網(wǎng)絡(luò)等。我們知道，隨著數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)攻擊的手段也在升級，從DdoS攻擊發(fā)展到撞庫攻擊、爬蟲攻擊，邊緣設(shè)備與云計算設(shè)備一樣面臨著這些攻擊的挑戰(zhàn)，Akamai是這方面的安全專家，擁有全球90%以上的互聯(lián)網(wǎng)用戶，Intelligent Edge Platform是目前唯一全球性的、大規(guī)模分布的、智能的Edge平臺，提供邊緣計算的安全服務(wù)。

03 平臺設(shè)備類

(1)微軟(Microsoft)

主打產(chǎn)品：Azure IoT Edge

Azure IoT Edge是在 Azure IoT 中心上構(gòu)建的完全托管的服務(wù)?？梢酝ㄟ^AzureIoT Edge在標準容器中部署AI和第三方服務(wù)以及自定義的業(yè)務(wù)邏輯，進而在邊緣設(shè)備上運行。Azure IoT Edge不是一個獨立的服務(wù)，需結(jié)合Azure云服務(wù)使用，目的是幫助用戶將原來運行在云端的分析模塊和業(yè)務(wù)模塊輕松的部署到邊緣設(shè)備端，支持跨平臺部署。

(2)亞馬遜(Amazon)

主打產(chǎn)品：AWS Snowball Edge和AWS IoT Greengrass

AWS Snowball Edge是一種數(shù)據(jù)遷移和邊緣計算設(shè)備。Snowball Edge支持特定的Amazon EC2實例類型以及AWS Lambda函數(shù)，因此客戶可以在AWS中進行開發(fā)和測試，然后在偏遠位置的設(shè)備上部署應(yīng)用程序以收集、預(yù)處理和返回數(shù)據(jù)。常見使用案例包括數(shù)據(jù)遷移、數(shù)據(jù)傳輸、圖像整理、IoT 傳感器流捕獲和機器學(xué)習(xí)。

AWS IoT Greengrass 是一個軟件，它將AWS云功能擴展到本地設(shè)備。AWS IoT Greengrass 使本地設(shè)備可以更靠近信息源收集和分析數(shù)據(jù)，同時在本地網(wǎng)絡(luò)上安全地相互通信。具體來說就是，使用 AWS IoT Greengrass 的開發(fā)人員可以在 AWS 云中編寫無服務(wù)器代碼(Lambda 函數(shù)，支持Python語言)。然后，他們就可以很方便地將此代碼部署到設(shè)備以便本地執(zhí)行應(yīng)用程序。

(3)Clear Blade

主打產(chǎn)品：物聯(lián)網(wǎng)平臺(IoT Platform)和物聯(lián)網(wǎng)邊緣平臺(IoT Edge Platform)

物聯(lián)網(wǎng)平臺(IoT Platform)可以讓企業(yè)安全地實時運行和擴展物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這是唯一一個允許企業(yè)根據(jù)不同行業(yè)定制要求二次開發(fā)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，部署在云端，支持多租戶，每個租戶可以創(chuàng)建多個系統(tǒng)，在每個系統(tǒng)中開發(fā)者可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求，創(chuàng)建各種應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng)邊緣平臺(IoT Edge Platform)則是部署在邊緣計算設(shè)備端，上與物聯(lián)網(wǎng)平臺連接，下與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備交互。Clear Blade支持可視化的配置界面，支持模塊化的服務(wù)開發(fā)，讓開發(fā)者很方便地創(chuàng)建邊緣計算實例。下圖是Clear Blade的平臺架構(gòu)圖。

(4)Edge Micro

主打產(chǎn)品：低延遲的邊緣主機托管

數(shù)據(jù)密集型的邊緣計算還需要一定規(guī)模的數(shù)據(jù)中心作為支撐，這樣的數(shù)據(jù)中心需要滿足邊緣計算的低延遲的需求，微型邊緣數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生，特別在5G時代，隨著邊緣計算業(yè)務(wù)的發(fā)展，對于微型數(shù)據(jù)中心的需求將會大大增加。

Edge Micro就是提供這種微型數(shù)據(jù)中心的一家初創(chuàng)公司，這樣的初創(chuàng)公司還有很多，這些公司主要在提供低延遲、低功耗、高可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、容災(zāi)備份等方面進行競爭。Edge Micro提供邊緣主機托管的數(shù)據(jù)中心服務(wù)，將計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)資源放在離終端用戶更近的地方，以便更快地處理數(shù)據(jù)。這些微型數(shù)據(jù)中心一般會搭建在一個集裝箱大小的模塊中，便于模塊化安裝部署。

4 結(jié)論

可以看到，科技巨頭們在邊緣計算領(lǐng)域的競爭非常激烈，實際上美國搶占邊緣計算這片藍海的公司特別多，雖然科技巨頭們在技術(shù)領(lǐng)域具有領(lǐng)導(dǎo)地位，但是美國投入到邊緣計算的初創(chuàng)公司和小公司占到了整個產(chǎn)業(yè)界近80%，非常具有活力，公司數(shù)量更是在全球遙遙領(lǐng)先。