何為邊緣計算
？

 

bianyuanjisuanjiangwulianwangdairulelingyigejieduan。zaibianyuanchu
，yuanshishujunenggoushishizhuanhuaweijiazhi。tongguozaizhenggewangluozhongzhongxinfenpeishujuchuligongzuo，bianyuanjisuanshiwangluojiedian、端點和其他智能設備的重要性得以提升、管理得以完善。

 

邊bian緣yuan計ji算suan可ke以yi說shuo是shi雲yun計ji算suan的de反fan麵mian。雲yun計ji算suan時shi
，數shu據ju中zhong心xin將jiang集ji中zhong處chu理li從cong分fen布bu式shi網wang絡luo流liu入ru的de數shu據ju

，並bing將jiang運yun算suan結jie果guo傳chuan輸shu回hui分fen布bu式shi網wang絡luo，以yi觸chu發fa操cao作zuo或huo實shi現xian更geng改gai。然ran而er，遠yuan距ju離li傳chuan輸shu大da量liang數shu據ju需xu要yao考kao慮lv金jin錢qian和he時shi間jian成cheng本ben，以yi及ji功gong率lv消xiao耗hao。

 

這正是邊緣計算的用武之地：當功率
、帶dai寬kuan和he網wang絡luo延yan遲chi問wen題ti至zhi關guan重zhong要yao時shi，邊bian緣yuan計ji算suan或huo是shi解jie決jue之zhi道dao。應ying用yong集ji中zhong式shi雲yun計ji算suan時shi
，數shu據ju在zai得de到dao處chu理li前qian可ke能neng需xu要yao傳chuan輸shu數shu百bai公gong裏li，而er邊bian緣yuan計ji算suan可ke以yi在zai抓zhua取qu、創chuang建jian或huo保bao存cun數shu據ju的de同tong一yi網wang絡luo邊bian緣yuan位wei置zhi處chu理li數shu據ju。這zhe意yi味wei著zhe邊bian緣yuan計ji算suan的de處chu理li延yan遲chi幾ji乎hu可ke以yi忽hu略lve不bu計ji
，對dui功gong耗hao和he帶dai寬kuan的de要yao求qiu通tong常chang也ye會hui大da幅fu降jiang低di。

 

當(dang)今(jin)邊(bian)緣(yuan)計(ji)算(suan)發(fa)展(zhan)的(de)主(zhu)要(yao)推(tui)動(dong)力(li)之(zhi)一(yi)是(shi)半(ban)導(dao)體(ti)製(zhi)造(zao)商(shang)，因(yin)為(wei)半(ban)導(dao)體(ti)的(de)進(jin)步(bu)能(neng)夠(gou)讓(rang)芯(xin)片(pian)在(zai)不(bu)大(da)幅(fu)增(zeng)加(jia)功(gong)耗(hao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)提(ti)高(gao)處(chu)理(li)能(neng)力(li)。位(wei)於(yu)邊(bian)緣(yuan)的(de)處(chu)理(li)器(qi)可(ke)以(yi)在(zai)不(bu)消(xiao)耗(hao)更(geng)多(duo)功(gong)率(lv)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，對(dui)所(suo)獲(huo)取(qu)的(de)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)更(geng)多(duo)處(chu)理(li)。這(zhe)樣(yang)一(yi)來(lai)

，更(geng)多(duo)的(de)數(shu)據(ju)就(jiu)可(ke)以(yi)留(liu)在(zai)邊(bian)緣(yuan)，而(er)無(wu)需(xu)傳(chuan)輸(shu)到(dao)核(he)心(xin)。因(yin)此(ci)，邊(bian)緣(yuan)計(ji)算(suan)不(bu)僅(jin)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)係(xi)統(tong)總(zong)功(gong)耗(hao)
，還(hai)能(neng)縮(suo)短(duan)響(xiang)應(ying)時(shi)間(jian)並(bing)更(geng)好(hao)地(di)保(bao)護(hu)數(shu)據(ju)隱(yin)私(si)。

 

人工智能（AI）和機器學習（ML）等技術也受益於邊緣計算：它們也需要在提高數據隱私安全性的同時降低數據獲取成本，而這些都可以通過邊緣處理來解決。傳統上，AI和(he)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)等(deng)技(ji)術(shu)需(xu)要(yao)海(hai)量(liang)資(zi)源(yuan)才(cai)能(neng)運(yun)行(xing)

，遠(yuan)非(fei)端(duan)點(dian)或(huo)智(zhi)能(neng)設(she)備(bei)通(tong)常(chang)可(ke)提(ti)供(gong)的(de)量(liang)級(ji)。然(ran)而(er)如(ru)今(jin)，硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)的(de)進(jin)步(bu)有(you)可(ke)能(neng)把(ba)這(zhe)些(xie)賦(fu)能(neng)技(ji)術(shu)嵌(qian)入(ru)到(dao)網(wang)絡(luo)邊(bian)緣(yuan)更(geng)小(xiao)型(xing)、資源更受限的設備中。

 

評估邊緣AI

 

在選擇能夠執行邊緣處理並運行AI算法或機器學習推理引擎的平台前
，必須進行仔細評估。簡單的傳感器和(he)執(zhi)行(xing)器(qi)
，甚(shen)至(zhi)需(xu)要(yao)在(zai)物(wu)聯(lian)網(wang)中(zhong)應(ying)用(yong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)執(zhi)行(xing)器(qi)，都(dou)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)較(jiao)小(xiao)的(de)集(ji)成(cheng)設(she)備(bei)來(lai)實(shi)現(xian)。提(ti)高(gao)邊(bian)緣(yuan)執(zhi)行(xing)處(chu)理(li)量(liang)需(xu)要(yao)一(yi)個(ge)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)平(ping)台(tai)，並(bing)應(ying)用(yong)高(gao)度(du)並(bing)行(xing)化(hua)的(de)架(jia)構(gou)。這(zhe)通(tong)常(chang)意(yi)味(wei)著(zhe)需(xu)要(yao)使(shi)用(yong)圖(tu)形(xing)處(chu)理(li)器(qi)（GPU），但是如果平台過於強大，也會給網絡邊緣有限的資源帶來負擔。

 

此外
，邊緣設備從根本上來說是現實世界的一個接口，因此需要兼容一些如以太網、GPIO、CAN
、串行和/或USB等常見接口技術
，並支持如攝像頭、鍵盤和顯示器等外圍設備。

 

與環境因素可控的數據中心相比，邊緣環境可能截然不同：邊緣設備可能會暴露在極端的溫度、濕度、振動，甚至高原環境中。這些因素將影響設備選擇及其包裝或安裝的方式。

 

還需考慮的另一重要方麵是法規要求。任何使用射頻（RF）進行通信的設備都會受到法規的管製
，並且可能需要獲得許可才能使用。某些平台能夠“開箱即用”
，但其他平台可能需要投入更多精力。平台一旦投入使用，就不太可能進行硬件升級，因此在設計平台時就應謹慎確定其處理能力
、內存和存儲，為將來的性能提升留出空間。

 

這其中就包括軟件升級。與硬件不同，軟件更新部署在設備不在現場的情況下也可實現。如今，這種無線更新（OTA）方式非常普遍，未來大多邊緣設備都可能支持OTA更新。

 

要(yao)想(xiang)選(xuan)對(dui)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)
，需(xu)要(yao)仔(zai)細(xi)評(ping)估(gu)以(yi)上(shang)所(suo)有(you)要(yao)點(dian)，並(bing)符(fu)合(he)應(ying)用(yong)的(de)特(te)定(ding)需(xu)求(qiu)。設(she)備(bei)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)處(chu)理(li)視(shi)頻(pin)數(shu)據(ju)或(huo)音(yin)頻(pin)
？它(ta)僅(jin)需(xu)要(yao)監(jian)測(ce)溫(wen)度(du)
，還(hai)是(shi)也(ye)需(xu)要(yao)監(jian)測(ce)其(qi)他(ta)環(huan)境(jing)指(zhi)標(biao)？它(ta)是(shi)否(fou)需(xu)要(yao)始(shi)終(zhong)處(chu)於(yu)開(kai)啟(qi)狀(zhuang)態(tai)，還(hai)是(shi)會(hui)長(chang)時(shi)間(jian)休(xiu)眠(mian)？它(ta)會(hui)被(bei)外(wai)部(bu)事(shi)件(jian)觸(chu)發(fa)嗎(ma)
？上(shang)述(shu)大(da)部(bu)分(fen)要(yao)求(qiu)適(shi)用(yong)於(yu)部(bu)署(shu)在(zai)邊(bian)緣(yuan)的(de)所(suo)有(you)技(ji)術(shu)
，但(dan)是(shi)隨(sui)著(zhe)客(ke)戶(hu)對(dui)處(chu)理(li)水(shui)平(ping)和(he)產(chan)出(chu)的(de)期(qi)望(wang)提(ti)高(gao)
，需(xu)求(qiu)清(qing)單(dan)也(ye)有(you)必(bi)要(yao)隨(sui)之(zhi)擴(kuo)展(zhan)。

 

邊緣計算的優勢

 

從技術上講
，現在AI和(he)機(ji)器(qi)學(xue)習(xi)可(ke)以(yi)被(bei)應(ying)用(yong)於(yu)邊(bian)緣(yuan)設(she)備(bei)和(he)智(zhi)能(neng)節(jie)點(dian)中(zhong)，這(zhe)將(jiang)帶(dai)來(lai)重(zhong)大(da)的(de)機(ji)遇(yu)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhe)處(chu)理(li)引(yin)擎(qing)不(bu)僅(jin)離(li)數(shu)據(ju)源(yuan)更(geng)近(jin)，而(er)且(qie)可(ke)以(yi)利(li)用(yong)所(suo)收(shou)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)，開(kai)展(zhan)更(geng)多(duo)的(de)工(gong)作(zuo)。

 

bianyuanjisuandeyoudianzheshibushao。shouxian
，tanenggoutigaoqishiyongshujudeshengchanlvhuoxiaolv。qici，youyuxuyaoyidongdeshujujiaoshao，bianyuanjisuannenggoujianhuawangluojiagou。disan，tashishebeiyushujuzhongxindelinjinxingbiandebunamezhongyao。ruguoshujuzhongxinweiyuchengshizhongxinbinglizhixingrenwudedidianhenjin，namezuihouyidiansihuwuzuqingzhong，danshiruguowangluobianyuanweiyurunongchanghuoshuichuligongchangdengyaoyuandedidian，bianyuanjisuanjiuhuidailaihendadebutong。

 

shujuzaihulianwangshangfeisuyidong。dangdezhizijidesousuojieguokenengraolediqiuliangquancaixianshizaipingmushang
，duoshurenkenenghuigandaojingya，yinweizonghaoshikenengzhiyoujifenzhiyimiao

，zheduiwomenlaishuozhishidanzhishunjian。danshi，duizuchenghulian
、智能且通常是自主的傳感器和執行器和其他智能設備而言，每秒鍾都像一小時。

 

這zhe種zhong往wang返fan延yan遲chi是shi實shi時shi係xi統tong的de製zhi造zao商shang和he開kai發fa者zhe需xu要yao重zhong視shi的de問wen題ti。數shu據ju往wang返fan於yu數shu據ju中zhong心xin的de耗hao時shi並bing非fei無wu關guan緊jin要yao，也ye肯ken定ding不bu是shi瞬shun時shi的de，而er縮suo短duan延yan遲chi就jiu是shi邊bian緣yuan計ji算suan的de關guan鍵jian目mu標biao。邊bian緣yuan計ji算suan能neng夠gou與yu5G等速度更快的網絡整合。但需要注意的是，隨著越來越多的設備上線，網絡提速也將無法解決累積的網絡延遲問題。

 

據預測，到2030年
，可能有多達500億yi互hu聯lian設she備bei在zai線xian。如ru果guo每mei一yi台tai設she備bei都dou需xu要yao通tong往wang數shu據ju中zhong心xin的de寬kuan帶dai
，網wang絡luo將jiang一yi直zhi堵du塞sai。如ru果guo每mei台tai設she備bei的de操cao作zuo都dou需xu要yao等deng待dai數shu據ju從cong上shang一yi階jie段duan到dao達da才cai能neng進jin行xing，總zong延yan遲chi很hen快kuai就jiu會hui變bian得de非fei常chang明ming顯xian。因yin此ci

，邊bian緣yuan計ji算suan是shi緩huan解jie網wang絡luo堵du塞sai的de唯wei一yi實shi用yong解jie決jue方fang案an。

 

然ran而er
，盡jin管guan大da多duo數shu應ying用yong都dou需xu要yao邊bian緣yuan計ji算suan支zhi持chi
，但dan其qi優you勢shi仍reng很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu應ying用yong本ben身shen。邊bian緣yuan計ji算suan定ding律lv將jiang幫bang助zhu工gong程cheng團tuan隊dui確que定ding邊bian緣yuan計ji算suan是shi否fou適shi合he某mou些xie特te定ding應ying用yong。

 

 

邊緣計算的四大定律

 

wuyongzhiyi，diyidinglvshiwulidinglv。shepinnengliangdeyoudianshitanengyiguangsuchuanbo，jiuxiangguangxianwangluozhongdeguangziyiyang。danquedianshitamenwufagengkuaisudichuanshu。yinci，ruguoshepinnengliangdewangfanshijianrengranjiaochang
，bianyuanjisuankenenggenghaodexuanze。

 

Pingceshitigongleyizhongjiandandefangfalaiceliangshujubaozailianggewangluoduandianzhijianchuanshusuoxudeshijian。zaixianyouxitongchangtuoguanzaiduotaifuwuqishang，youxiwanjiaxuyaoduifuwuqijinxingping操作

，直至找到延遲最小的服務器，以實現最快速的數據傳輸。由此可見
，即使十分之一秒對於時間敏感型的數據也十分關鍵。

 

網(wang)絡(luo)延(yan)遲(chi)不(bu)隻(zhi)取(qu)決(jue)於(yu)傳(chuan)輸(shu)機(ji)製(zhi)。數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)的(de)兩(liang)端(duan)都(dou)有(you)編(bian)碼(ma)器(qi)和(he)解(jie)碼(ma)器(qi)
，物(wu)理(li)層(ceng)需(xu)要(yao)將(jiang)電(dian)子(zi)轉(zhuan)換(huan)為(wei)正(zheng)在(zai)使(shi)用(yong)的(de)某(mou)一(yi)能(neng)量(liang)形(xing)式(shi)
，然(ran)後(hou)再(zai)將(jiang)其(qi)轉(zhuan)換(huan)回(hui)去(qu)。即(ji)使(shi)處(chu)理(li)器(qi)以(yi)GHz級的速度運行
，這一過程也需要時間，且移動的數據量越大，所需時間越長。

 

dierdinglvshijingjixuedinglv。gaidinglvxiangduigengweilinghuo，danshisuizheduichulihecunchuziyuandexuqiumengzeng
，qikeyucexingyeyuelaiyuecha。lirunbenjiuweibo
，ruguozaiyunzhongchulishujudechengbenturanshangsheng
，jiukenengzaochengkuisun。

 

雲服務的成本包括購買或租用服務器、機架或刀片。成本高低可能取決於CPU內核數

、所需的RAM或永久存儲量、以(yi)及(ji)服(fu)務(wu)級(ji)別(bie)。相(xiang)較(jiao)於(yu)缺(que)乏(fa)保(bao)障(zhang)的(de)服(fu)務(wu)，可(ke)以(yi)保(bao)障(zhang)正(zheng)常(chang)運(yun)營(ying)時(shi)間(jian)所(suo)需(xu)的(de)服(fu)務(wu)成(cheng)本(ben)會(hui)更(geng)高(gao)。網(wang)絡(luo)帶(dai)寬(kuan)基(ji)本(ben)上(shang)是(shi)免(mian)費(fei)的(de)，但(dan)是(shi)如(ru)果(guo)需(xu)要(yao)帶(dai)寬(kuan)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)某(mou)一(yi)標(biao)準(zhun)，則(ze)將(jiang)需(xu)要(yao)為(wei)此(ci)服(fu)務(wu)付(fu)費(fei)，在(zai)評(ping)估(gu)成(cheng)本(ben)時(shi)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)這(zhe)一(yi)點(dian)。

 

話雖如此，邊緣數據處理的成本不會大幅波動。一旦支付了設備的初始成本，在邊緣處理任何數量數據的額外成本幾乎為零。

 

shujuyoujiazhishiyouyuqixiedaidexinxi。zhejiuyudisandinglvyouguan
，jitudidinglv。xianzai，renhebuhuoxinxiderenkenengdouxuyaozunshoubuhuoshujusuozaiquyudeshujuyinsifa。zheyiweizhejishininshishujushebeidehefasuoyouzhe
，kenengyebubeiyunxukuadilibianjiechuanshugaishuju。

 

相關規定包括歐盟數據保護指令、通用數據保護條例（GDPR）和亞太經濟合作組織隱私框架。加拿大的《個人信息保護和電子文件法》符合歐盟的數據保護法

，而美國的《安全港安排》也顯示了類似的合規性。

 

然(ran)而(er)，邊(bian)緣(yuan)處(chu)理(li)可(ke)以(yi)解(jie)決(jue)這(zhe)一(yi)問(wen)題(ti)。通(tong)過(guo)在(zai)邊(bian)緣(yuan)處(chu)理(li)數(shu)據(ju)，數(shu)據(ju)就(jiu)無(wu)需(xu)離(li)開(kai)設(she)備(bei)。便(bian)攜(xie)式(shi)消(xiao)費(fei)設(she)備(bei)的(de)數(shu)據(ju)隱(yin)私(si)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)重(zhong)要(yao)。手(shou)機(ji)上(shang)的(de)麵(mian)部(bu)識(shi)別(bie)使(shi)用(yong)本(ben)地(di)AI來處理相機圖像
，因此數據永遠不會離開設備。同樣，閉路電視（CCTV）heqitaanquanjianshixitongshiyongshexiangtoulaijiankonggonggongkongjian，tuxiangtongchangxuyaojingguojiyuyundeshujufuwuqijinxingchuanshuyuchuli，zhejiudailaileshujuyinsiwenti。tongguobianyuanjisuan
，shujujiukezaishexiangtouduanzhijiechuli，gengkuaisuanquan
，bingyoukenengxiaochuhuojianhuaduishujuyinsicuoshidexuqiu。

 

最(zui)後(hou)
，我(wo)們(men)要(yao)考(kao)慮(lv)墨(mo)菲(fei)定(ding)律(lv)，即(ji)如(ru)果(guo)某(mou)些(xie)地(di)方(fang)可(ke)能(neng)出(chu)錯(cuo)，那(na)麼(me)它(ta)終(zhong)將(jiang)出(chu)錯(cuo)。當(dang)然(ran)
，即(ji)使(shi)最(zui)精(jing)心(xin)設(she)計(ji)的(de)係(xi)統(tong)也(ye)總(zong)有(you)可(ke)能(neng)出(chu)錯(cuo)。通(tong)過(guo)網(wang)絡(luo)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)、在雲端存儲數據並在數據中心處理數據的整個過程中可能會出現許多故障
，而邊緣處理可以避免冗長過程中可能出現的故障。

 

提出有關邊緣計算的正確問題

 

即使您的應用能夠受益於邊緣處理技術，仍然有一些問題需要加以考量。以下是一些最為相關的問題：

 

1.您的應用在哪種處理器架構上運行？將軟件移植到不同的指令集上可能代價高昂並造成延遲，因此升級並不意味著要使用另一架構。

2.您需要哪種I/O？這可以是任何數量的有線和/或無線接口。日後添加會導致效率低下
，因此需要盡早確定。

3.設備的運行環境如何？是極熱
、極冷還是兩者兼而有之？火星任務是很好的“邊緣處理”示例

，其運行環境十分多變！

4.您的硬件是否需要遵守法規或經過認證？答案幾乎是肯定的

，因此選擇經過預認證的平台能夠節省時間和成本。

5.設備需要多大的功率？就單位成本和安裝而言，係統功能非常昂貴，因此了解到底多少算“足夠”非常重要。

6.邊緣設備是否受製於外形尺寸？與其他許多部署相比
，這在邊緣處理中更為重要，因此在設計周期的早期就應予以考慮。

7.服務時長有多久？ 設備將用於可能需要運行多年的工業應用
，還是以月為單位衡量生命周期？

8.就處理能力而言，係統性能要求是怎樣的？ 比如每秒的幀數
？有哪些內存要求
？應用使用什麼語言？

9.有成本方麵的考量嗎？這是一個棘手的問題，因為答案是肯定的
，但是了解成本限製會有助於您做出選擇。

 

結論

 

bianyuanchulitixianziwulianwang，danhaibuzhiyuci。qiqudonglilaiziyubishixianshangshuhulianshebeigenggaodeqiwang。zaijibencengmianshang
，shebeikenengxuyaodigonghaodichengben
，danshixianzaihaixuyaotigonggenggaojibiedezhinengcaozuo
，bingqiebuyingxianggonghaohechengben。

 

xuanduijishuhezuohuoban
，jiunengqingsongxuanzeheshidepingtai。linghuakejiyongyouguangfandebianyuanchulijiejuefanganzuhe
，bingyuzhongduotigonghubujishudegongsihezuo。huanyingjiarubianyuanjisuankaifashengtaixitong，womenjianggenghaodizhulininweiAI應用選擇合適的邊緣計算平台。

 

 

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