エッジコンピューティングについて: あなたのビジネスに適していますか?

新たな IT トレンドのほとんどと同様に、「エッジコンピューティング」は革命ではなく、むしろ進化です。エッジコンピューティングは、2000 年代初頭のコンテンツ配信、ピアツーピアネットワーキング、グリッドコンピューティングにそのルーツがあります。しかし、ネットワーク、コンピューティング、分析テクノロジーの機能が継続的に向上し、膨大なデータの増加を処理する必要性が増していることから、エンタープライズ組織の IT マネージャーにとってコンピューティングがますます重要になっています。

ネットワークに送信され、ネットワークを通過するデータの予想量は増加し続けており、組織は膨大な量のデータが生成されるネットワークのエッジに近い場所でコンピューティング機能を開発しています。エッジコンピューティングによって生み出される混乱により、ローカルユーザーはリアルタイムでデータ分析を生成および実行できるようになります。しかし、このトレンドの勢いが高まっているにもかかわらず、エッジコンピューティングをいつどのように導入すべきかについては、業界全体で依然として不確実性が残っています。今後数年間で、エッジテクノロジーは業界のビジネス上の意思決定を促進できるでしょうか。それとも、より広範な導入にはさらなる進歩と包括的な長期計画が必要になるでしょうか。実際にエッジコンピューティングの導入と実装を推進するユースケースはどれでしょうか。また、まだどのような課題が残っているのでしょうか。これらの質問には早急に答える必要があります。

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エッジコンピューティングとは何ですか?

定義に関して言えば、エッジコンピューティングの広い概念は、エッジサーバーがコンテンツ配信ネットワーク (CDN) 内のサーバーを指す用語であった約 20 年前に始まったようです。これは、データを「コア」処理ユニットに送信するのではなく、ネットワークのエッジにあるデータソースによって生成されたデータを処理、分析、および適用することに関する知識のコンテキストで最近登場しました。

「エッジ」という用語は、データソースの処理の近接性と分析が行われる場所に基づいているため、さまざまな用途が考えられます。モノのインターネット (IoT) デバイス、モバイルデバイス、ネットワークからは、それぞれ処理要件と優先順位が異なる大量のデータが今後も生成され続けるでしょう。この変化により、コンピューティングが行われる場所の重要性が強調され、ユーザーに近い、より小型で柔軟な処理ユニットが必要になります。これは、ローカルネットワークアクセスと相互接続ポイントを備えた分散型マイクロデータセンターの形をとり、本質的には分散型クラウドサービスを形成します。

何が私たちを限界まで追い込むのでしょうか?

今後のデータ転送の増加の原動力は、コンピューター間の通信と IoT デバイスの増加です。さまざまなセンサーとプロセッサが大量のデータ情報を作成し、送信できるためです。同時に、人工知能や拡張現実、ドローン、自動輸送システムへの投資と開発が増加しており、これらはすべてエッジコンピューティングの開発を推進しています。

2015 年の Cisco Cloud Index では、世界中で作成されたデータの約 90% が過去 2 年間に生成されたことが判明しました。この指標では、月間インターネットプロトコル (IP) トラフィックが 2014 年から 2019 年にかけて 100% を超える年間複合成長率 (CAGR) で増加し続けることも予測されています。同時に、インターネットユーザー数は年間 7% の CAGR で増加し、接続デバイスの数はさらに速いペースで増加して 11.4% の CAGR に達すると予想されています。

同じ 5 年間で、ビデオデータ伝送は 80% 増加すると予想されています。これらの数字を見ると、2016 年の時点でインターネット上で活動している人は約 34 億人いることがわかります。 YouTube ユーザーは毎日 400 時間分の新しい動画をダウンロードし、Instagram ユーザーは毎分 250 万枚の写真に「いいね！」し、Facebook ユーザーは毎分 300 万件の投稿をシェアし、毎分 400 万件以上の投稿に「いいね！」しています。さらに、毎分約400万件のGoogle検索が行われ、毎分2億通以上のメールが送信され、Apple App Storeから40万以上のアプリがダウンロードされ、27万7000件のツイートが送信されます。金銭的に言えば、Amazon は毎日毎分約 80,000 ドル相当の商品とサービスを販売しています。

消費とテクノロジーの要素の組み合わせにより、セクターや地域によって大きく異なる、より複雑な一連の推進要因が生まれました。一般的に、エッジネットワークへの移行を推進する主な要因は 3 つあります。

消費者と企業の期待、およびデータの使用方法の変化。
特にネットワーク、処理、ソフトウェア、プロトコルの分野における新興技術の発展により、エッジコンピューティングが可能になります。
IoT デバイスデータを統合する機会などのエッジ処理のアプリケーションにより、ネットワーク処理と伝送の効率が向上し、レイテンシが低減されるため、顧客エクスペリエンスとデータセキュリティが向上します。

エンタープライズビジネスにおけるエッジ処理

他の IT トレンドと同様に、ビジネスおよびテクノロジーの専門家は、これらの新しい技術の進歩が業務の最適化にどのように役立つかを知りたいと考えています。ただし、少なくとも現時点では、エッジコンピューティングはすべてのビジネスに適しているわけではない可能性があります。エッジコンピューティングとアプリケーションの導入は、最終的には、これらのテクノロジがビジネス目標とどの程度一致しているか、また企業がそれらを効果的に実装、管理、収益化するためのリソースを備えているかどうかによって決まります。

エッジコンピューティングから特に恩恵を受ける業界はいくつかあります。

スマートシティ。エッジコンピューティングは、スマートコミュニティやスマートシティで幅広く利用できます。センサーと情報ソースの数（交通システム、医療システム、公共設備、セキュリティプログラム）が増加し続けるにつれて、データを中央の場所に保存して分析することは非現実的になってきました。エッジコンピューティングは、医療緊急事態の処理、法執行、交通パターン、公共交通機関などのコミュニティサービスの遅延を削減することもできます。また、地理的な精度も考慮されているため、特定の通り、近隣地域、郊外に関連する情報をその地域のユーザーと即座に共有できます。これらのアプリケーションとテクノロジーによって、エッジが交通システムのセンサーや街灯から、データセンター内のポンプ、タービン、その他の従来は接続されていなかったユーティリティデバイスにまで拡張されるかどうかが最終的に決まります。自然災害が発生した場合、スマートシティエッジネットワークはどのように情報を収集し、配信するのでしょうか?スマートシティとエッジテクノロジーをどのように活用して、水やガソリンなどの資源のサプライチェーンへの影響を軽減できるでしょうか?
スマートなビジネスと公共交通機関。エッジコンピューティングはすでに、商業および公共交通業界で多くの機能を実行しています。飛行機、船舶、宇宙船などの複雑な乗り物の場合、エッジでの高速処理とエッジコンピューティング/分析の必要性は、最も重要な情報だけがさらなる分析のために送信されることを意味します。大部分はローカルに保存されます。エッジテクノロジーにより、交通センサーや環境センサーは、自動運転車を含む車両に最も関連性の高い情報を処理し、提供できるようになります。エッジネットワークの 2 番目の主要な機能は情報提供であり、ローカルデータパターンをより広範なネットワークシステムに提供して、輸送の効率と安全性を向上させます。インテリジェントな交通システムもスマートシティ開発の自然な一部です。
スマートホーム。一部のデータセンター OEM は、米国のすべての家庭がすぐに独自のデータセンターになると主張しており、この主張は徐々に現実になりつつあります。ただし、エッジコンピューティングでは、データがエッジに移動するときに独立したデータセンターを作成するのではなく、スマートホームシステムをコアプロダクションセンターに接続します。そのため、スマートホームにおける「一括送信」やリアルタイム接続デバイスの役割については、今後も議論・開発が続けられるでしょう。
無人車両・航空機および遠隔操作機械。ベンチャーキャピタル会社アンドリーセン・ホロウィッツのピーター・レバイン氏によると、エッジテクノロジーの最も有名な例は、自動運転車には200個以上のCPUが必要と推定されており、「車輪の付いたデータセンター」であるということだ。自動運転車はライブビデオやストリーミング写真を処理し、リアルタイムで入力されたデータに基づいて即座に判断を下すことができます。彼らは、インテリジェントな交通ネットワークを通じた協力的な情報共有の必要性を強調しています。このコンセプトは、収集したデータに対するリアルタイムの反応と処理が不可欠な農業、鉱業、石油・ガスなどの産業におけるドローンにも拡張できる可能性があります。
メディアおよびその他のコンテンツ。 CDN はすでにコンテンツをユーザーの近くに提供しており、エッジコンピューティングはユーザーに追加の運用アプリケーションを提供する次の論理的なステップです。また、コンテンツ配信の将来にも関与し、特に付加価値の高いインタラクティブなサービスが導入されるにつれて、プロバイダーが地理的範囲を拡大し、配信ネットワークの効率を最大化できるようにします。
製造業とインダストリー4.0。ロボット工学、人工知能、機械学習はすでに多くの産業企業に採用されており、これらはすべてエッジコンピューティングの優れたユースケースです。製造業におけるエッジコンピューティングの基本原則は、需要から生産、配送、消費に至るまで、生産を標準プロセスに簡素化することです。この側面では、エッジコンピューティングが提供するさまざまな場所のデータソース間の正確な種類のコラボレーションが必要になります。産業用 IoT (IIoT) は、予測メンテナンス、安全性の向上、その他の運用効率を通じて、継続的に効率を向上させ、コストを削減します。エッジは本質的に、インダストリー 4.0 のデータサプライチェーンです。

エッジ戦略を開発する

一部の企業はすでにモノのインターネットとエッジへのオールインワンアプローチを採用していますが、導入が遅れている業界の中には、依然としてクラウドコンピューティングに取り組んでいるところもあることに留意する必要があります。集中型クラウドコンピューティングから分散型エッジコンピューティングへのトレンドでは、各ユースケースの統合と分散の最適なバランスを決定するために慎重な検討が必要です。

エッジコンピューティングを導入する企業の場合、包括的な戦略を策定するには、次の 5 つの主要な要素が含まれます。

ビジネス目標/推進要因、ブランド、顧客、投資収益率の要件などの目標と要件を特定します。
ネットワークトポロジをエッジからコアまでマップします。
エッジ処理、抽象化、通信機能を構成するシステム、プロトコル、および手順を定義します。
エッジ処理ユニットをデータソースにリンクし、コア処理施設に戻すネットワークを定義します。
エッジコンピューティングシステムの監視、保守、セキュリティ戦略を開発します。

エッジ操作に関する注意事項

企業内でエッジコンピューティング機能を構築することは、このテクノロジを実装するための最初のステップにすぎません。長期的な成功は、運用オペレーション、セキュリティ、メンテナンス要件の包括的な開発、および IT および通信プロバイダーとの統合にかかっています。エッジコンピューティングの需要が高まり続けるにつれて、各関係者の役割を明確に定義し、ネットワーク内でデータを優先順位付けすることが必須になります。エッジコンピューティングには明らかな利点がありますが、考慮すべき要素がいくつかあります。

セキュリティとプライバシーは、対処する必要がある主な課題です。データ情報がどのように生成および処理されるか、またデータ情報の所有権を定義する必要があります。刑事責任や民事責任の概念は複雑になる可能性があります。たとえば、プログラミング上の欠陥により自動運転車が事故を起こした場合、誰が責任を負うのでしょうか?データ保護要件はどのような影響を与えますか?限界的な革新、模倣、規制についてはどうでしょうか?

アナリストらはまた、データ生成デバイスの数の増加がいつ転換点を迎え、ネットワークに過負荷をかけることになるのか疑問視している。ソフトウェア定義ネットワーク、5G テクノロジー、エッジツーエッジ通信は今後も進歩し続けます。無線環境における干渉と帯域幅の要件により、伝送ネットワークに厳しい要求が課せられます。従来のマクロネットワークは、小規模なユニットを追加することで補完する必要があります。

エッジコンピューティングについて議論する際には、弾力性も考慮する必要があります。これにより、さまざまな疑問が生じます。エッジ処理ユニット内のユニット、ソース、またはユニットに障害が発生した場合の影響は何でしょうか。接続されたユニットと共有プログラムにはどのような影響がありますか?流動的なネットワークに完全に依存するシステムは、どのようにしてサイバー攻撃から自らを守ることができるのでしょうか?容量とレイテンシはどのように共存し、ネットワークはどのように優先順位付けされるべきでしょうか?答えは、回復力は、提供される内容、規制対象、エンドユーザーのエクスペリエンス、コスト/収益の指標によって決まるということのようです。

エッジコンピューティングが成長し続けるにつれて、複数のエッジシステム、複数のプラットフォーム、ランタイムをサポートする共通言語も成長し、さらなる改善が必要になります。システムとネットワークを連携させるプロトコルも、さらに開発する必要があります。業界のリーダーはすでにエッジコンピューティングをサポートする IoT ゲートウェイとルーターを開発しており、Apache Spark などのソフトウェアは、さまざまなパターンをクラスタ化して実行し、必要に応じてディスクに書き込むことで、業界の進化するニーズに応えています。これらの転換点と、より小さな開発のマイルストーンを組み合わせることで、大きな変化が生まれます。

エッジコンピューティングを理解して準備するには、モビリティやセキュリティなど、さまざまな側面を考慮する必要があります。総合的な計画により、エッジデバイスとユーザーを識別して通信できるシステムの要件が満たされていることを確認できます。

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