画像ハードコアサイエンス: エッジコンピューティングとは何ですか?クラウドコンピューティングとの関係は何ですか?

近年のクラウド コンピューティングの台頭に伴い、「エッジ コンピューティング」という別の用語が徐々に注目を集めるようになりました。

実際、クラウド コンピューティングとエッジ コンピューティングは異なる概念です。エッジ コンピューティングは、モノのインターネット テクノロジーの開発から生まれました。

では、エッジ コンピューティングとは一体何であり、その背後にある原理は何でしょうか?クラウドコンピューティングとの違いは何ですか?

今日は、Rui Ge がグラフィック イラストを使用してエッジ コンピューティングの謎を解き明かします。

Edgeとは何ですか?

モノのインターネット (IoT) テクノロジーに注目している方なら、エッジ分析、エッジ コンピューティング、エッジ処理などの用語を聞いたことがあるでしょう。

モノのインターネット関連用語

エッジという用語は、IoT の世界では非常に一般的なようです。 Edge は実は非常にシンプルな概念です。データのソースとして考えられる場所です。たとえば、温度データを収集する IoT センサーはエッジです。

エッジの価値はデータであり、多くの場合、リアルタイム データです。エッジのデータのほとんどはローカルで処理され、残りはデータセンターに渡されてさらに計算および保存されます。データがなければ、それはエッジではありません。

エッジコンピューティングとは何ですか?

エッジコンピューティングにより、再生ボタンをクリックしてから 1 秒以内にビデオを視聴できる時代が到来しました。 Alibaba、Tencent、Google、Amazon、Microsoft などのテクノロジー大手はすべて、エッジ コンピューティングを利用して、数ミリ秒の速度でコンテンツ、サービス、メディアを世界中の人々に配信しています。

エッジ コンピューティングは、重要なデータをローカルで処理または保存し、受信したすべてのデータを中央データ センターまたはクラウド リポジトリにプッシュするマイクロ データ センターのメッシュ ネットワークです。

エッジ コンピューティングは、地理的な分散とクラウド テクノロジーを組み合わせたアプローチです。エッジ データ センターは、必要なデータ ソースに地理的に近づくことで、レイテンシの問題を解決するのに役立ちます。

エッジ コンピューティングは、集中型コンピューティング モデル (クラウド コンピューティング) ではなく、分散型コンピューティング アーキテクチャです。

エッジコンピューティングはどのように機能しますか?

従来の IT インフラストラクチャでは、長距離と複数のネットワーク接続を介してデータを送信する必要があり、大量の帯域幅とハードウェアが必要になる場合があります。エッジ コンピューティングは、コンピューティング リソースとストレージ リソースをデータが生成される場所に近づけることで、データを送信する必要がある距離を短縮します。

エッジコンピューティング

データをクラウドに送信したり、中央データセンターにプッシュしたりする代わりに、エンドユーザーに近い物理的な場所でアプリケーションをリアルタイムで処理できるようになります。エッジ コンピューティングの派生である CDN について考えてみましょう。

エッジ コンピューティングでは、仮想化テクノロジーとソフトウェア定義ストレージを使用することで、高可用性を確保しながら、エッジ サーバーにインストールされたソフトウェアを通じてアプリケーションを展開および実行できます。

エッジコンピューティングの利点

• データのプライバシー: エッジコンピューティングでは、データは生成、使用、所有されている場所にとどまります。
• コスト: データ転送と中央ストレージを削減することで、ネットワークとクラウドのコストを大幅に削減できます。
• データ速度: データはクラウドに送信されて処理されるのではなく、デバイス上で直接処理されます。
• オフライン機能: エッジコンピューティングでは、デバイスはネットワーク/クラウド接続から独立して動作するため、アプリケーションは強力なオフライン機能で実行できます。

分散エッジ: エッジ デバイスは相互に直接通信できます。エッジ コンピューティングに対するこの分散型アプローチは、距離が短く、複数のデバイスの電力と情報を組み合わせることができるため、回復力が向上し、より効率的です。

セキュリティ: 接続されたデバイスの数が増えると、攻撃を受ける可能性が高まります。従来のクラウド コンピューティングは集中化されており、DDoS 攻撃や停電に対して脆弱です。エッジ コンピューティングでは、処理とストレージがデバイスやデータ センター全体に分散されるため、単一の中断によってネットワークが破壊されることが困難になります。さらに、エッジ コンピューティングは機密情報を除外し、機密性のないデータのみを送信してさらに処理することで、厳格なセキュリティとコンプライアンスに準拠します。送信中に傍受されるデータが少なくなるため、セキュリティ プロトコルの実装が容易になります。

エッジコンピューティングのユースケース

1. 交通

交通の面では、エッジ コンピューティングの典型的なアプリケーションは自動運転です。

車両のインターネット

自動運転車には、カメラからレーダー、LIDARベースのシステムまで、車の適切な動作を助けるさまざまな種類のセンサーが搭載されています。

自動運転車はエッジ コンピューティングを使用して、車両に近いこれらのセンサーからのデータを処理できるため、貴重な処理時間を節約できます。

2. ヘルスケア

科学技術の発展に伴い、一般的なフィットネストラッカー、血糖値モニター、スマートウォッチ、スマートブレスレットなど、ヘルスケア分野では多くのハイテク製品が登場しています。

これらの製品は、処理のためにクラウドに接続することなく、睡眠や心拍数などの健康データをローカルで分析できます。医師は患者をオンラインで評価し、要求に応じて健康状態に関するフィードバックを提供することができます。

3. 製造業

今日の工場は過去の伝統的な工場とは異なります。従来の工場は人に依存していましたが、今日の工場のほとんどは機械に依存するスマート製造工場です。機械の核となるのはセンサーです。工場では、センサーを搭載しエッジデバイスに接続された複数のロボットを使用して、多くの人手を必要とするタスクを完了できます。

エッジ コンピューティングは、製造ワークフローの高速化と、現代の製造業の変化に対するより敏感な対応、つまり産業用 IoT を実現します。

産業用 IoT

4. スマート農業

スマート農業は中国では始まったばかりかもしれないが、ヨーロッパやアメリカの先進地域、特にアメリカ中西部では、土地は広大で人口はまばらだ。スマート農業がなければ、米国で農業を供給することは難しいため、スマート農業の技術は依然として非常に強力です。

スマート農場では、センサーを使用して土壌の状態、温度、気象条件を監視できます。エッジ コンピューティングは、ローカルで処理された詳細なデータを農家に迅速に提供できます。

農薬散布や除草に使われるロボットもあります。彼らはセンサーを使用して土壌の状態を分析し、エッジコンピューティングとネットワークテクノロジーを使用して収穫量を増やしています。

スマート農業

近年、中国のモノのインターネット技術は成長を続けており、同国は農業にも多額の投資を行っている。ますます多くのテクノロジー製品が農業に導入され、中国の農業の知能は継続的に向上しています。近い将来、世界のスマート農業は間違いなく中国に目を向けるだろうと私は信じています。

5. エネルギーと電力

エネルギーと電気はエッジ コンピューティングの最も広く使用されているアプリケーションです。エネルギーと電気の業界ではセンサーが中心となるからです。各システムには、圧力と湿度のデータを常時送信する多数のセンサーが搭載されます。エネルギーは遠隔地で抽出されることが多く、異常事態（石油パイプラインの過熱など）が発生しても注意が払われないと、壊滅的な爆発が発生する可能性があります。

エネルギー

そのため、エッジコンピューティングを通じてさまざまなセンサーからのデータを分析することで、キャパシティマイニングの状況を監視できるだけでなく、災害イベントの発生を減らすこともできます。

6. 小売業

スマート小売アプリケーション向けのエッジ コンピューティングは目新しいものではありませんが、その効果は中国でのみ実感できます。無人決済では中国が世界一であり、これに匹敵する国はありません！

中国の街路や路地、ショッピングモールには、顔認証決済や無人小売店が無数にある。店舗内のカメラとセンサーが顧客を識別し、購入を選択した商品を登録します。これらはすべて、実のところエッジ コンピューティングのおかげです。

エッジコンピューティングとクラウドコンピューティングの比較

クラウドコンピューティング

クラウド コンピューティングは、リモート サーバーのネットワークを利用してオフサイトでデータを保存および使用することで、独自のインフラストラクチャを維持することなく、多数の人々に同時にデータを提供することが可能になります。

エッジコンピューティング

エッジ コンピューティングはデータ センターやクラウドに依存しません。コンピューティングはデータ ソースに近づくため、距離による損失が最小限に抑えられます。問題が発生した場合でも、トラブルシューティングは簡単です。

両者の比較

• クラウド コンピューティングの目的は、ローカル ストレージの制限を克服し、オンデマンドのデータ ストレージとコンピューティングを可能にすることであり、これにより、企業や個人が IT 資産を扱う方法が変わりました。
• エッジ コンピューティングの主なポイントは、関連データをクラウドに送信する前に分析することです。これにより、帯域幅を節約し、データのセキュリティを向上させることができます。

これら 2 つは異なるシナリオで使用されますが、エッジ コンピューティングの最終的な目的地は依然としてクラウド コンピューティングであるため、この 2 つを組み合わせることが切り札となります。

現在のエッジコンピューティング市場では、アリババ、テンセント、ファーウェイなどの国内企業がトッププロバイダーであり、シーメンス、シスコ、IBM、アマゾン、マイクロソフトなどの海外企業もエッジコンピューティングを実装しています。

要約する

ウェアラブルデバイスから自動運転車、ロボットまで、IoT デバイスは勢いを増しており、データの増加は驚くべき速度で急増しています。特に5Gテクノロジーの登場により、テクノロジー分野の状況はゆっくりと変化しています。

エッジ コンピューティングは、現代の IT ネットワーク アーキテクチャに対する革新的で革命的なアプローチです。コンピューティング処理は分散化されており、データ ソースに近いネットワークの「エッジ」で実行されます。データはクラウドや単一のデータ処理センターに送信されなくなり、データを生成するセンサーやデバイスに近いデータ ソースに送信されるため、データ処理速度が大幅に向上し、帯域幅が大幅に節約され、データ セキュリティが向上します。

エッジ コンピューティングのアプリケーションの範囲は特に広く、自動運転車、スマート ファクトリー、スマート農業、スマート エネルギー、無人小売など、あらゆる場所で見ることができます。

エッジ コンピューティングはまだ初期段階ですが、将来は非常に有望です。