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边缘计算中的 AI 如何驱动5G和IoT

边缘计算的概念是对位于应用附近的服务器中的数据进行处理和分析 。这一概念日益普及，并为成熟的电信提供商、半导体初创公司和新的软件生态系统打开了新的市场 。在过去的几十年里，科技是如何融合在一起，使得这一全新领域得以开启，以大数据为起点，借助现在存储在大型数据中心的大量信息，可以对世界上的混乱情况进行分析，从而为消费者提供全新的价值 。将这一概念与 IoT 相结合并与一切互联互通，从咖啡杯到药丸分配器、从炼油厂到造纸厂、从智能护目镜到手表，为消费者带来无限的价值 。
【边缘计算中的 AI 如何驱动5G和IoT】然而许多人认为，物联网在市场中并未发生预期的曲棍球棒增长曲线 。除了特定的利基市场，IoT 的连通性并没有带来足够的消费者价值 。但在过去 5 年里，人工智能 (AI) 的技术进步已开始彻底改变各行各业，并改变连接能为消费者带来多少价值的概念 。这是一个非常令人振奋的时刻，因为市场可以看到大数据、IoT 和 AI 的组合带来无限的潜力，但是我们才刚刚踏上这段漫长的旅程 。有助于利用这种结合的一项最初进展，是边缘计算的概念及其对未来技术路线图的影响 。
边缘计算的概念可能不是革命性的，但其实现将是革命性的 。这些实现将解决许多日益严重的问题，包括降低大型数据中心的能耗，提高专用数据的安全性，实现故障安全解决方案，降低信息存储量和通信成本，以及通过降低延迟能力来开创新应用 。
然而什么是边缘计算？ 如何使用边缘计算，能为网络带来什么好处？ 要了解边缘计算，我们需要了解推动其发展的因素，边缘计算应用的类型以及当今公司如何构建和部署边缘计算 SoC 。
边缘计算，边缘云，雾计算，企业版边缘计算有很多术语，包括"边缘云计算"和"雾计算" 。边缘计算这一概念通常被描述为，在本地服务器上运行的应用，旨在将云进程移近终端设备 。
传统的"企业计算"使用方式与边缘计算类似，但更倾向于准确地描述网络功能，却不一定描述计算的位置 。Cisco 创造的雾计算与边缘计算基本相同，尽管有许多人将雾计算定义为位于边缘计算空间之上或之下的计算，甚至作为边缘计算的一个子集来描述雾计算 。
作为参考，端点设备和端点通常被称为"边缘设备"，以免与边缘计算相混淆，并且这种划分对于我们的讨论很重要 。边缘计算可以采用多种形式，包括小型聚合器、本地服务器或微型数据中心 。微型数据中心可以按区域分布在永久性甚或可移动的存储容器中，这些存储容器可以捆绑安装在 18 轮卡车上 。
边缘计算的价值传统上，传感器、摄像头、麦克风以及一系列不同的 IoT 和移动设备从其位置收集数据，并将数据发送到集中式数据中心或云 。
到 2020 年，全世界会有超过 500 亿1台智能设备实现连接 。这些设备每年将产生以泽字节 (ZB) 计算的数据，到 2025 年将增长到 150 ZB 以上 。
互联网的骨干网旨在可靠地将设备彼此连接并与云连接，从而有助于确保数据包到达目的地 。
但是，将所有这些数据发送到云会带来一些重大问题 。首先，150ZB 的数据会造成容量问题 。其次，就能源、带宽和计算能力而言，将大量数据从其原始位置传输到集中式数据中心代价高昂 。据估计，目前只有 12% 的数据获得其持有公司执行分析，而且只有 3% 的数据有助于产生有意义的结果（对于我们"环境数学家"来说，有 97% 的数据在收集和传输之后，就被浪费了） 。该数据清楚地概括了需要处理的业务效率问题 。第三，存储、传输和分析数据能耗巨大，显然需要找到一种有效的方法来降低成本和浪费 。引入边缘计算以在本地存储数据，降低了传输成本；然而，消除数据浪费也需要有效率的技术，目前最主要的方法都寄希望于 AI 功能 。因此，所有应用中的大多数本地服务器都增加了 AI 功能，现在正在安装的主要基础设施是新型的低功耗边缘计算服务器 CPU，它们以 GPU 和 ASIC 或一系列芯片的形式连接到 AI 加速 SoC 。
除了解决容量、能源和成本问题外，边缘计算还可以提高网络可靠性，因为应用可以在发生普遍的网络中断期间继续运行 。通过清除某些威胁配置文件（例如全局数据中心拒绝服务 (DoS) 攻击），可以提高安全性 。
最后，边缘计算一个最重要的方面是能够为实时用例（例如虚拟现实商场和移动设备视频缓存）提供低延迟的能力 。缩减延迟将产生新的服务，使设备能够在自动驾驶汽车、游戏平台或具有挑战性的快节奏制造环境中提供许多创新应用 。
推动拓展应用的边缘计算5G 基础架构是边缘计算最具说服力的驱动力之一 。5G 电信提供商发现了在其基础架构之上提供服务的机会 。除了传统的数据和语音连接之外，5G 电信提供商还在构建生态系统，以托管独特的本地应用 。通过将服务器置于所有基站旁边，蜂窝流量提供商可以向第三方主机应用开放其网络，从而改善带宽和延迟 。
Netflix 等流媒体服务通过其 Netflix Open Connect 计划2已经与本地 ISP 合作多年，以将高流量内容托管在距离用户更近的地方 。借助 5G 的多接取边缘计算 (MEC) 计划，电信提供商发现了为流内容、游戏和未来的新应用提供类似服务的机会 。电信提供商认为，他们可以付费服务的方式，向所有人开放此功能，让需要较低延迟的任何人都可以为在边缘而非在云中定位应用支付额外的费用 。
Credence Research 认为，到 2026 年，整个边缘计算市场的价值将为 96 亿美元左右 。相比之下，Research and Markets 分析认为，移动边缘计算市场将从今天的几亿美元增长到 2026 年的超过 27.7 亿美元 。尽管电信行业是最具声望且可能是发展最快的增长动力，但是据估计，它们仅会占据边缘计算市场总量的三分之一 。这是因为 web scale、工业和企业集团也将为其传统市场提供边缘计算硬件、软件和服务，期望边缘计算也将开创新的应用机遇 。
大众快餐店正朝着更加自动化的厨房发展，以确保食品质量，减少员工培训，提高运营效率并确保客户体验达到预期 。Chick-fil-A 是一家连锁快餐企业，它成功地使用了本地服务器将数百个传感器和控制器与相对便宜的本地设备聚合在一起，这些本地设备在本地运行以防止任何网络中断 。2018 年 Chick-Fil-A 博客3对此作了概括，宣称："通过提高厨房设备智能化，我们能够收集更多数据 。通过在我们的餐厅应用数据，可以构建更多智能系统 。通过构建更多智能系统，我们能够进一步拓展业务 。" 这篇博客进一步概述，在边缘计算的帮助下，许多餐厅现在可以处理的业务量相当于最初计划的三倍 。
总体而言，成功的边缘计算基础架构需要结合本地服务器计算功能、AI 计算功能以及与移动/汽车/IoT 计算系统的连接（图 1） 。

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