邊緣計算釋放物理世界的潛能

史揚

每年4月份在德國召開的漢諾威工業(yè)展是世界工業(yè)技術發(fā)展的趨勢風向標，也是“感知”O(jiān)T和ICT融合熱點的盛宴。2018年我也成為了全球21萬參會者中的一員。在大會眾多熱點中，有兩個主題特別值得關注。

產業(yè)集成—連接與協(xié)作

為什么在今天的產業(yè)環(huán)境下，提出這樣主題正當時？客戶需要垂直整合的方案，單廠商方案往往“孤掌難鳴”，需要廠商間的協(xié)作。但是長期以來，工業(yè)界一直存在著大量封閉的陣營，陣營間難以開放協(xié)作，數(shù)據(jù)難以有效流動和創(chuàng)造價值。

今天，隨著OPC-UA、TSN網(wǎng)絡等為代表的開放標準的產業(yè)推進，水平解耦的開放平臺在工業(yè)的應用和推廣，讓跨領域、跨廠商的連接和協(xié)作成為了可能?；陂_放的連接和協(xié)作，產業(yè)鏈上下游可以靈活地選擇合作伙伴，實現(xiàn)戰(zhàn)略的聚焦、生態(tài)的共贏，為創(chuàng)新提供開放的空間。呼應大會主題和產業(yè)的共同訴求，在本次大會上，華為聯(lián)合了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產業(yè)聯(lián)盟（AII）、Avnu聯(lián)盟、邊緣計算產業(yè)聯(lián)盟（ECC）、Fraunhofer FOKUS、美國國家儀器（NI）、施耐德電氣、貝加萊（B&R;）等超過20家國際組織和業(yè)界知名廠商，發(fā)布了面向六大應用場景的TSN網(wǎng)絡+OPC UA測試床。

數(shù)字孿生無處不在

主流廠商的展臺都離不開數(shù)字孿生的話題和場景展示。基于對物理世界的連接、感知和認知，在數(shù)字世界里可以構建物理世界的數(shù)字映像，實現(xiàn)數(shù)據(jù)和信息的雙向流動，用數(shù)字世界的創(chuàng)新技術對物理世界進行持續(xù)預測和優(yōu)化。

在過去十年里，網(wǎng)絡、計算和存儲領域作為ICT產業(yè)的三大支柱，在技術可行性和經(jīng)濟可行性方面發(fā)生了指數(shù)性提升。網(wǎng)絡帶寬提升千倍，而成本下降40倍；計算芯片的成本下降60倍；存儲單硬盤容量增長萬倍，而成本下降17倍；大數(shù)據(jù)、AI等新一代信息技術快速發(fā)展和應用，預示了利用ICT數(shù)字技術釋放物理世界潛能的時機已到。

那么，如何連接數(shù)字世界和物理世界呢？物理世界與云計算的數(shù)字世界如果直接聯(lián)接，將面臨高時延、高帶寬成本、安全與隱私、可靠性不足等風險，顯然需要把智能從云端分布到網(wǎng)絡的邊緣側，在靠近物理世界的位置，用邊緣計算來連接物理世界。邊緣計算是融合網(wǎng)絡、計算、存儲、應用核心能力的分布式開放平臺，就近提供邊緣智能服務，滿足行業(yè)數(shù)字化在敏捷聯(lián)接、實時業(yè)務、數(shù)據(jù)優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關鍵需求。

云計算側重于海量數(shù)據(jù)的計算、存儲等，一般不以實時性作為核心目標。邊緣計算基于分布式計算使能物理世界的實時性、自主性和協(xié)作性。

基于邊緣計算和云計算的協(xié)作，能夠幫助各個行業(yè)的數(shù)字化轉型實現(xiàn)四個關鍵轉變：

一是物理世界與數(shù)字世界從割裂轉變?yōu)閰f(xié)作融合。

二是運營決策從模糊的經(jīng)驗化轉變?yōu)榛跀?shù)字化、模型化的科學化。

三是流程從割裂轉變基于數(shù)據(jù)的全流程協(xié)同。

四是從企業(yè)單邊創(chuàng)新轉變?yōu)榛诋a業(yè)生態(tài)的多邊開放創(chuàng)新。

正是認識到邊緣計算對行業(yè)數(shù)字化轉型的重要性，華為從2016年開始陸續(xù)發(fā)布了邊緣計算產品與服務，包括EC-IOT邊緣計算網(wǎng)關、近期發(fā)布的邊緣與云協(xié)同的開放服務等。

在網(wǎng)絡邊緣側，邊緣網(wǎng)關、邊緣服務器等邊緣計算節(jié)點基于本地的邊緣計算平臺，可以加載和運行云端開發(fā)的模型和應用，就近服務于工程機械、生產線、交通工具等物理世界的對象。其中，邊緣網(wǎng)關負責總線協(xié)議轉換、數(shù)據(jù)匯聚和優(yōu)化等。邊緣服務器負責本地大規(guī)模數(shù)據(jù)的實時分析和存儲等。這些邊緣計算節(jié)點可以按照區(qū)域、業(yè)務等協(xié)同工作，構建起水平彈性擴展的邊緣云。

一方面邊緣云繼承了傳統(tǒng)公有云和私有云的水平彈性擴展等優(yōu)勢，同時又提供了輕量和易運維的智能分布式架構，可以實現(xiàn)應用的靈活部署，智能的分布化和網(wǎng)絡化。在公有云或私有云數(shù)據(jù)中心，為合作伙伴和最終客戶提供集中式的云計算服務，包括AI服務、應用DevOps服務、大數(shù)據(jù)服務等一系列的基礎服務，從而實現(xiàn)應用和模型的集中開發(fā)、分布式部署。

華為邊緣與云協(xié)同的開放服務已經(jīng)在智能制造、智慧水務、智慧建筑等行業(yè)實施應用。在智能制造領域，傳統(tǒng)的電子器件制造采用人工肉眼檢測，容易出現(xiàn)誤檢和漏檢，檢測效率較低?；谶吘壟c云協(xié)同、深度學習等技術，可以由機器替代人檢測，能夠提高產品的良品率和檢測效率。

在智慧水務領域，多個管網(wǎng)壓力監(jiān)測單元可以協(xié)同檢測壓力變化，一旦發(fā)現(xiàn)壓力異常等問題，可以通過邊緣云機制協(xié)同交互數(shù)據(jù)，及時準確地發(fā)現(xiàn)和預測管網(wǎng)隱患，還可以通過調度閥門控制來降低風險和損失。

同時，華為也致力于推動邊緣計算產業(yè)的健康發(fā)展和合作共贏。2016年，華為聯(lián)合中國科學院沈陽自動化研究所、中國信息通信研究院、英特爾公司、ARM和軟通動力信息技術（集團）有限公司倡議發(fā)起了邊緣計算產業(yè)聯(lián)盟（Edge Computing Consortium，縮寫為ECC），并與IIC、AII等產業(yè)組織建立了深入的合作，共同推動行業(yè)數(shù)字化轉型。

ECC基于三步曲策略來推動邊緣計算的產業(yè)化，三個階段持續(xù)迭代優(yōu)化。

第一步：定義邊緣計算參考架構。

邊緣計算開放平臺的理念推進和商業(yè)實施需要產業(yè)鏈上下游的通力協(xié)作。參考架構將為產業(yè)提供統(tǒng)一的頂層設計，推動產業(yè)達成共識。

第二步：構建和發(fā)布邊緣計算開放平臺。

在參考架構的指引下，產業(yè)鏈上下游企業(yè)通力合作，共同構建邊緣計算開放平臺，提供預集成的軟硬件系統(tǒng)模塊，面向聯(lián)盟成員開放接口，降低產品和方案商業(yè)化的門檻。

第三步：定義垂直行業(yè)的參考架構，孵化行業(yè)生態(tài)。

依托行業(yè)應用最佳實踐定義邊緣計算在垂直行業(yè)的參考架構，構建面向行業(yè)應用的生態(tài)?；跍y試床的產業(yè)示范并結合測試認證在行業(yè)規(guī)模推廣。

基于ECC聯(lián)盟的產業(yè)實踐，ECC在2017年發(fā)布了基于模型驅動的邊緣計算參考架構2.0。

基于模型可以將物理和數(shù)字世界數(shù)字化、知識化，從而實現(xiàn)：

·物理世界和數(shù)字世界的協(xié)作；跨產業(yè)的生態(tài)協(xié)作

·減少系統(tǒng)異構性，簡化跨平臺移植

·有效支撐系統(tǒng)的全生命周期活動

從架構的橫向層次來看，具有如下特點：

·智能服務基于模型驅動的統(tǒng)一服務框架，能夠實現(xiàn)軟件開發(fā)接口一致和部署運營自動化

·業(yè)務編排定義端到端業(yè)務流，實現(xiàn)業(yè)務驅動物理世界

·邊緣云實現(xiàn)物理世界的部署運營自動化和可視化，邊緣計算資源的彈性擴展

·邊緣計算節(jié)點兼容多種異構聯(lián)接、支持實時處理與響應，提供軟硬一體化安全、智能數(shù)據(jù)分析等服務

邊緣計算參考架構在每層提供了模型化的開放接口，實現(xiàn)了架構的全層次開放。參考架構通過縱向的管理服務、數(shù)據(jù)全生命周期服務、安全服務，實現(xiàn)業(yè)務的全流程、全生命周期的智能服務?？傊?，華為將以邊緣計算和云計算等新一代ICT為合作伙伴賦能，依托ECC等產業(yè)聯(lián)盟與伙伴共舞，共同譜寫行業(yè)數(shù)字化轉型的華美交響曲。（本文同刊于華為ICT新視界雜志）