「クラウド コンピューティング」だけでは不十分です。「フォグ コンピューティング」を検討する必要があります。世界初のフォグコンピューティング研究所が上海に誕生

上海工科大学張江校には、フォグコンピューティング技術の研究に特化した世界初の上海フォグコンピューティング研究所があります。クラウド コンピューティングとは異なり、フォグ コンピューティングは分散型アーキテクチャを通じてエンド ユーザーに近い存在であり、データ処理のためにサービス ニーズに近いコンピューティング リソースを使用します。 「フォグコンピューティングは国際的な研究のホットスポットとなっている」と中国科学院無線センサーネットワーク・通信重点実験室の所長であり、上海フォグコンピューティング実験室の共同所長であるヤン・ヤン教授は語った。

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IoTアプリケーションに最適

よく知られているクラウドコンピューティングと比較すると、「フォグコンピューティング」は新しい用語と言えます。クラウド コンピューティングは、大量のデータを収集することでインテリジェントな集中化の問題を解決します。 「家族のようなもので、母親が『クラウド』、子供が『需要側』、父親が『パイプライン』です。パイプラインは需要をクラウドに伝える役割を担い、クラウドが決定を下します。」ヤンヤンは鮮やかな例えをしました。過去 10 年間、「クラウド パイプ エンド」運用モデルが維持されてきました。

IoT アプリケーションの急速な発展に伴い、基盤となるセンサーの数、種類、需要が爆発的に増加しました。すべてのデータがパイプを介してクラウドに送信されると、パイプとクラウドの両方が過負荷になり、意思決定が遅れる原因になります。 「このような状況は、自動運転などの用途では受け入れられない」とヤン・ヤン氏は語った。 「したがって、私たちは『クラウド・パイプ・エンド』モデルを改善する必要があり、最善の方法はパイプラインを『透過的』から『インテリジェント』にすることです。フォグ コンピューティングは、この理由で誕生しました。」

フォグコンピューティングは私たちの生活に深く関係しています。それは、私たちが毎日触れる多くのスマート製品に存在します。フォグ コンピューティングは、クラウドのエッジとさまざまなセンサーの間に配置されます。クラウド上で判断し、各端末で分析を行うことができます。ほとんどの場合、フォグ コンピューティングはローカルに集中化されており、これは多くの業界におけるモノのインターネットの広範なアプリケーション ニーズに沿ったものです。 「お父さんは判断力と情報処理能力を持っているので、お母さんがお父さんに簡単な意思決定権を与えているようなものです。」ヤンヤンは再び家族のたとえを使いました。

フォグコンピューティングの概念は、2012年に米国のシスコによって初めて提案されたと報告されています。モノのインターネット技術の急速な発展と推進により、学界と産業界はすぐにシンキングコンピューティングに関するコンセンサスに達しました。

フォグコンピューティングはクラウドコンピューティングの拡張である

クラウド コンピューティングは集中化されており、リアルタイムではなく、データの移行が困難ですが、フォグ コンピューティングはそれを補完します。 「フォグ コンピューティング設計の本来の目的は、ローカル ノードとアプリケーションにサービスを提供することです。つまり、分散コンピューティング システムと共有コンピューティング プラットフォームとなることが運命づけられているのです」とヤン ヤン氏は述べています。フォグ コンピューティングの利点は、その膨大な数にあります。各ノードの計算能力は限られていますが、すべてのノードが役割を果たします。クラウドコンピューティングは全体的な計算能力を重視し、計算は集中化された高性能コンピューティング機器によって完了します。

「フォグ コンピューティングもクラウド コンピューティングの拡張であり、フォグとクラウドの間にはインターフェイスがあります。」ヤン・ヤン氏は次のように紹介しました。「実際、誰もがコンピューティングをユーザーに近づけたいと常に思ってきました。より分散化され、より小さく、ユーザーの『フォグ』に近いものは、ローカライズされたリアルタイムのデータ処理を必要とする IoT アプリケーションに間違いなく歓迎されるでしょう。」

上海フォグコンピューティング研究所の共同所長であり、上海科技大学情報科学技術学院の准教授である Luo Xiliang 氏の見解では、フォグコンピューティングの最大の特徴は「小さくても大きな成果が得られる」ことです。 「各ノードが計算能力を持つと、自然界の蜂のコロニーに似た集合知が実際に生まれ、相互協力を通じてマクロな知能を発揮します。」クラウドコンピューティングと比較して、フォグコンピューティングには、破壊耐性や安定性などの特徴もあります。 「クラウドが侵害された場合、リーダーはいなくなります。フォグコンピューティングは分散アーキテクチャであるため、一部のコンピューティングノードが破壊され、数が減少したとしても、作業は継続できます」と羅希良氏は述べた。

フォグコンピューティングノードが3.0時代へ突入

フォグ コンピューティングの幅広い展望に対する鋭い洞察に基づき、ARM、Cisco、Dell、Intel、Microsoft、プリンストン大学は、2015 年 11 月に国際フォグ コンピューティング産学研究アライアンスを設立しました。中国科学院上海マイクロシステム情報技術研究所は、中国本土でこのアライアンスに加盟した最初の機関です。現在、同連合には上海科技大学、ZTEコーポレーション、フォックスコンなどの大学や企業を含む、中華圏の10社以上の会員が参加している。

昨年4月24日、上海で国際フォグコンピューティング産学研究連盟の中華圏地域が発表されました。同日、上海理工大学と中国科学院上海マイクロシステム・情報技術研究所は共同で「上海フォグコンピューティング実験室」を設立した。これはフォグコンピューティング技術の研究に特化した世界初の実験室でもある。

昨年7月、上海フォグコンピューティング研究所は、第1世代のフォグコンピューティングノードプロトタイプをリリースしました。 「いわゆるフォグ コンピューティング ノードは、実際にはコンピューティング ユニットです。基盤となるセンサーよりも強力で、共有することもできます。さらに、各ノードと IoT アプリケーション ノードは、さまざまなワイヤレス テクノロジーを介して相互に通信できます。」楊楊が紹介しました。昨年末、第 2 世代のフォグ コンピューティング ノードが登場しました。第 1 世代をベースに、第 2 世代のフォグ コンピューティング ノードは小型化と携帯性の向上を目指して開発されています。 「3.0時代には、ノードを指向性SoCチップにしたい。もちろん、これにはコンピューティング、通信、信号処理機能も備わっている」と羅希良氏は語った。

同研究所では、技術研究開発を行うとともに、国内外の規格策定やビジネスモデルの模索も積極的に進めているという。

見通しは明るいが課題は大きい

一部のユーザーのニーズとデータは、分散フォグ コンピューティング ノードによって処理された後、クラウドにアップロードする必要がなくなり、リアルタイム サービスのニーズをより適切に満たすことができます。柔軟な構成や低コストなどの独自の利点により、その見通しは概して楽観的です。羅希良氏は「『ダブルイレブン』では多くの人がネットワークの混雑を経験したと思う。これはクラウドにデータが集中することで遅延が生じる典型的な兆候だ。データ処理がローカルエリアに分散されれば、このような状況は大幅に減少するだろう」と語った。フォグ コンピューティングは、交通渋滞の解決、複雑な地形の調査、ビデオ監視にも使用できます。

リソース共有はフォグ コンピューティングの革新ですが、同時に直面する課題でもあります。見知らぬ人のノードが信頼でき、制御可能かどうかは、現在解決する必要がある問題です。コンピューティングとコミュニケーションのバランスをどう取るかということも、次の段階で克服すべき難しい問題です。 「さらに、各業界には独自のアプリケーション ニーズがあります。フォグ コンピューティングをアプリケーションに適応させるには、実際のルールを調査する必要があります」と Yang Yang 氏は述べています。