医療分野におけるエッジコンピューティングの応用

現在、医療機関の多くの IT 部門は、データ ストレージとネットワーク速度の問題に悩まされています。医師は患者の困難を解決するために診断を行いますが、この治療プロセスは適切に管理される必要があります。

現在も続くコロナウイルスのパンデミックにより、医療機関のインフラの急速な変革が加速し、業務やデータ処理に悪影響を及ぼしています。

データストレージに関する広範な問題は、多くの産業分野で顕在化しています。例えば、データセンター事業者のデジタル・リアルティが発表したデータ重力指数分析レポートでは、大量のデータをより適切に保管できない場合、さまざまな業界の組織が行うビジネスに影響を与え、変化への抵抗をもたらすと指摘されています。

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リモートワークが当たり前になる

流行により、多くの企業や機関がリモートワークモデルを導入しました。調査によると、リモートワークの傾向は消えていないようです。調査会社ジュニパーリサーチによると、医療機関に対する流行の永続的な影響の一つは、遠隔診療やデジタル治療のサポートに対する市場需要が毎年69％増加することだ。同社は、この分野の市場収益が2025年までに534億ドルに達すると予想している。医療研究データの急激な増加により、グラクソ・スミスクラインなどの医薬品開発企業は、医薬品研究を加速するために、最大400ペタフロップスの速度で動作するスーパーコンピューターをヨーロッパに構築した。

2021年3月に開催されたセミナーでは、国際コロナウイルスデータアライアンス（ICODA）などの団体が、企業は急増するデータ量ではなく、ITインフラの問題を事業展開における主な課題として捉える必要があると述べました。

ヘルスケアは文化やインフラストラクチャによって課題が異なる、長い歴史を持つサービス カテゴリであるため、エッジ コンピューティング テクノロジーは、ヘルスケア組織のインフラストラクチャの問題に対する万能薬ではありません。たとえば、英国の医療システムでは、電力、冷却、通信接続を調整することよりも、管理文化を調整することが難しい場合があります。

多くの企業や機関には明確な責任を持つデータセンターの運用および管理チームがありますが、医療機関の IT スタッフは、電源、冷却、通信ラックなどのテクノロジーに精通していない可能性があります。ホスティングプロバイダーが支援できる場合は問題にはなりませんが、必要なインフラストラクチャを構築することは大きな課題となります。

配備されている部屋を見つける

病院にエッジコンピューティング IT 設備を導入することに取り組んでいるマネージド サービス プロバイダーによると、病院にマイクロ データ センターを展開するだけでも困難だという。同社は「エッジコンピューティングの取り組みで最も困難だったのは、病院の建物内でIT機器を設置するのに適した部屋を見つけることだった」と語る。

最大の課題は時間の制約です。病院の IT プロジェクト リーダーは、サーバーをすぐに導入する必要があると判断したとしても、IT ベンダーが導入を完了するまでに 3 か月かかる場合があります。

たとえば、あるプロジェクトでは、病院がマイクロデータセンターを構築するために設置業者を任命しました。マネージド サービス プロバイダーは、インストーラーに最適なオプションをアドバイスし、レポートが処理される間、指示を待ちました。最初の検査中に、設置業者はコロケーション データ センターをホストするのに適した部屋を見つけました。数か月後、病院は別の部屋を再配置する必要がありましたが、作業が完了するまでに8か月かかりました。すべての準備が整ったとき、建物が取り壊されるというニュースが届きました。

匿名を希望する設置業者は「病院内にデータセンターを建設するには、データセンター機器を設置するのに適した部屋を何度も検討して探す必要があるが、適切なスペースがなければ、駐車場や部屋の片隅に設置・展開するしかない」と語った。

監視と冷却

病院での導入には、1 つまたは 2 つのデータ センター (1 つは主要な業務運用用、もう 1 つは災害復旧施設用) を構築し、それぞれに無停電電源装置 (UPS) を備えた複数の独立した電源室を設置するという一般的なインストール モデルがあります。病院では200台の小型UPS電源を使用していますが、分散しており管理が困難です。ホスティング サービス プロバイダーは、組み込みの DCIM プラットフォームを通じてのみリモートで監視し、すべての情報をクライアントに集約できます。

エッジ コンピューティング 施設の一部として液体冷却を使用するコンテナ化されたデータ センターを提供することで、病院のいくつかの問題を解決できる可能性があります。サーバーを絶縁冷却液に浸すことで、回路の過熱による火災の可能性を防ぎます。浸漬冷却は、回路基板にほこりが吹き付けられてショートを引き起こすのを防ぎます。

人工知能看護

意思決定がより迅速に行われる民間の医療現場では、IT 機器を導入する際の課題は環境に適切に適合させることです。介護施設は、エッジ コンピューティングがネットワークの混雑とコンプライアンスの問題を解決する方法のもう 1 つの例です。

パンデミックにより介護施設の職員には多大なプレッシャーがかかり、患者のケアのために時間を割くことがさらに困難になっている。同時に、設置できる監視カメラの数を制限する新たなプライバシー規制にも対処しなければなりません。

この問題の解決策はアムステルダム大学（UoA）によって提案されており、ハロ・ストックマン博士は人工知能を使用して各部屋での出来事のパターンを理解する方法を発明した。

プライバシー規制により、スタッフがカメラを通じて患者を観察できる時間が制限されています。しかし、コンピューターにはそのような制限はなく、十分にインテリジェントであると判断されれば、これらのコンピューターに基づいて患者の健康状態を判定することができます。これは、ストックマン博士が開発した KNN 人工知能システムの背景にあるロジックであり、患者を観察して、人間の介入やケアが必要かどうか (転倒など) を判断します。

問題は、KNN システムが大量のデータを作成し、そのすべてをクラウド プラットフォームに送信して保存および処理すると、ネットワークのボトルネックが発生し、コストが増加する可能性があることです。これに対応して、アムステルダム大学（UoA）からスピンオフしたKepler Vision Technologies（KVT）は、NvidiaのJetson Xavier NXモジュールを使用してすべてのデータをローカルで処理し、収集されたデータの品質を向上させるエッジコンピューティングデバイス、Edge Boxを構築しました。分析をローカライズすることで、処理のためにクラウド プラットフォームに送信するデータが少なくなります。

ネットワークインフラのサポートは依然として必要

エッジ コンピューティング ハードウェアを作成することは 1 つの方法です。しかし、それを支えるネットワーク インフラストラクチャはどこから来るのでしょうか?

ディスラプティブ・アナリティクスの創設者であり、モバイル通信業界の観察者であるディーン・バブリー氏は、特に即時の応答時間を必要とするサポートシステムに関しては、5Gの導入に対する期待は非現実的であると警告した。

場合によっては、5G に関連する超信頼性低遅延 (URLLC) により、即時の応答を必要とする新しいアプリケーションやデバイスのネットワーク往復時間を最小限に抑えることができると Bubley 氏は述べています。 「この点で、モバイルエッジコンピューティングは、地域コンピューティング施設や各基地局のサーバーの形でニーズを満たすことができます」と彼は述べた。

しかし、多くのアプリケーションでは、このネットワーク遅延は低くなければなりません。内視鏡や顕微手術ツールは、1 秒間に 100 回送信される触覚フィードバックに応答する必要がある場合があります。病院間で医薬品を輸送するためにドローンを使用することも提案されているが、これらのドローンは制御信号やリスクに2ミリ秒以内に反応する必要がある。また、研究で使用されている光子センサーはピコ秒単位で動作する必要があるため、5G がそれに必要な遅延時間を提供できるかどうかも疑問だ。

光ファイバーは役に立ちますか?

米国がインフラの課題に対処する方法の 1 つは、SiFi Networks の FiberCity ファイバー製品などのオープン アクセスまたは競争力のあるファイバー ネットワークを使用することです。同社は、これによりファイバーネットワーク上の複数のサービスプロバイダーとさまざまなパスへのアクセスが可能になり、99.9999%の信頼性が提供されると約束している。

このモデルでは、すべての家庭ユーザーと企業が市全体の光ファイバー ネットワークに接続され、実質的にプライベート ネットワークが提供されます。病院や研究機関でも光ファイバーを介して高速でデータを送信できます。

SiFi NetworksのCEO、ベン・バウトリー・ジョブソン氏は、これによりクラウドプラットフォームを介したデータ送信の問題が大幅に軽減されると述べた。ファイルをローカル施設に保存すると、オフサイトまたは国際的に共有する必要がある場合に問題が発生する可能性があります。このようなシームレスなコラボレーションには、クラウド ストレージの方が適している可能性があります。

「問題はどれだけの帯域幅が必要かということだが、光ファイバーネットワークはその問題を解決できる」とバウトリー・ジョブソン氏は語った。

同時に、ジュニパーリサーチが発表した調査レポートによると、多くのモバイル通信事業者が世界中で提携し、モバイルエッジコンピューティングインフラストラクチャを構築している。 2025年までに、米国のAT&Tや韓国のLG Googleなどの有名メーカーは、これらのエッジコンピューティングシステム用のネットワーク設備の構築に83億ドルを投資する予定です。