全球已經(jīng)掀起工業(yè)數字化轉型的浪潮，在這一轉型過(guò)程中，數字化是基礎，網(wǎng)絡(luò )化是支撐，智能化是目標。邊緣計算是在靠近物或數據源頭的網(wǎng)絡(luò )邊緣側，構建融合網(wǎng)絡(luò )、計算、存儲、應用核心能力的分布式開(kāi)放體系。通過(guò)邊緣計算能夠“就近”提供邊緣智能服務(wù)，滿(mǎn)足工業(yè)在敏捷聯(lián)接、實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)、數據優(yōu)化、應用智能、安全與隱私保護等方面的關(guān)鍵需求。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算在關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)組織上展現了新的發(fā)展熱點(diǎn)，需要我們認真研判并從頂層設計、技術(shù)布局、標準制定與開(kāi)源推進(jìn)等方面抓好發(fā)力點(diǎn)，全面布局發(fā)展。
“現場(chǎng)級”計算能力面臨的艱巨挑戰
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算能夠解決工業(yè)現場(chǎng)大量異構設備和網(wǎng)絡(luò )帶來(lái)的復雜性問(wèn)題。工業(yè)的生產(chǎn)屬性體現在兩個(gè)方面，一是工業(yè)現場(chǎng)的復雜性。由于工業(yè)需要面向市場(chǎng)需求生產(chǎn)多樣化的產(chǎn)品，同時(shí)工業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展是積累和逐步升級的過(guò)程，決定了工業(yè)現場(chǎng)必然是復雜和多樣的。例如，目前在工業(yè)現場(chǎng)存在30種以上的不同通信協(xié)議。工業(yè)設備之間的連接需要邊緣計算提供“現場(chǎng)級”的計算能力，實(shí)現各種制式的網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議相互轉換、互聯(lián)互通，同時(shí)又能夠應對異構網(wǎng)絡(luò )部署與配置、網(wǎng)絡(luò )管理與維護等方面的艱巨挑戰。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算要解決工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)時(shí)性和可靠性問(wèn)題。工業(yè)生產(chǎn)屬性的第二個(gè)主要特征是工業(yè)系統控制和執行對計算能力的實(shí)時(shí)性和可靠性都有著(zhù)更為嚴格的要求。在工業(yè)控制的部分場(chǎng)景，計算處理的時(shí)延要求在10ms以?xún)?。如果數據分析和控制邏輯全部在云端?shí)現，難以滿(mǎn)足業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性要求。同時(shí)，在工業(yè)生產(chǎn)中要求計算能力具備不受網(wǎng)絡(luò )傳輸帶寬和負載影響的“本地存活”能力，避免斷網(wǎng)、時(shí)延過(guò)大等意外因素對實(shí)時(shí)性生產(chǎn)造成影響。邊緣計算在服務(wù)實(shí)時(shí)性和可靠性方面能夠滿(mǎn)足工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展要求。
邊緣計算需要提供工業(yè)轉型升級所需的“設備開(kāi)放，數據共享”的新能力。當前工廠(chǎng)內部的大部分工業(yè)生產(chǎn)設備還是“啞設備”，這些設備一方面通常采用軟硬件一體化封閉系統，這就造成設備采集的生產(chǎn)過(guò)程數據無(wú)法共享出來(lái)；另一方面，由于設備廠(chǎng)家的多樣性，使得設備數據的標準不一致，相互之間無(wú)法互認，數據無(wú)法發(fā)揮更大的作用。實(shí)際上，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所要求的智能化生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò )化協(xié)同、個(gè)性化定制和服務(wù)化延伸，都需要邊緣計算改變工業(yè)現場(chǎng)“啞設備”的情況，實(shí)現數據的開(kāi)放和統一。
從概念推廣期到產(chǎn)業(yè)布局期
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的研究從2016年左右開(kāi)始，在經(jīng)過(guò)了概念推廣期之后，目前正在快速進(jìn)入產(chǎn)業(yè)布局期。龍頭企業(yè)、高校和研究機構、標準化組織等對邊緣計算技術(shù)從高度關(guān)注到積極布局，呈現出以下發(fā)展熱點(diǎn)。
一是ICT企業(yè)立足自身優(yōu)勢，從芯片、設備、軟件、網(wǎng)絡(luò )等多個(gè)方向布局邊緣計算。2018年，英特爾推出了“至強D-2100”處理器，該系統芯片（SoC）處理器旨在滿(mǎn)足受限于空間和功率的邊緣應用需求。恩智浦等半導體公司也將基于A(yíng)RM的Layerscape系列處理器與微軟Azure IoT集成以實(shí)現安全的邊緣計算解決方案。華為、思科等設備廠(chǎng)家從網(wǎng)絡(luò )設備著(zhù)手，已經(jīng)推出能夠提供邊緣計算能力的工業(yè)網(wǎng)關(guān)，利用虛擬化、軟件定義等技術(shù)打造可加載不同應用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣側能力。特別是在邊緣側提供智能化能力是目前業(yè)內探索和布局的重點(diǎn)方向。高通公司在驍龍845芯片中加入第三代移動(dòng)人工智能平臺，為開(kāi)發(fā)者提供深度學(xué)習神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )所需要的工具。美國NI公司通過(guò)對邊緣節點(diǎn)收集到的設備信息進(jìn)行模型訓練和驗證，利用機器學(xué)習等人工智能技術(shù)實(shí)現預測性維護的優(yōu)化商業(yè)決策。
二是邊緣計算在推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展上，目前形成了兩條較為清晰的技術(shù)路線(xiàn)。首先，通過(guò)ICT基礎設施的“下沉”為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用提供計算能力，較為典型的實(shí)現是邊緣云的部署。邊緣云技術(shù)將傳統的集中式數據中心演化成小的數據中心部署在網(wǎng)絡(luò )邊緣側，為工業(yè)用戶(hù)提供按需的計算能力。2017年底，中國聯(lián)通和英特爾、騰訊等聯(lián)合建設成業(yè)界首個(gè)邊緣數據中心測試床，并計劃在未來(lái)幾年建成6000個(gè)邊緣數據中心。其次，通過(guò)對工業(yè)現場(chǎng)設備的升級改造，打造具有計算能力、可為第三方服務(wù)應用提供開(kāi)放接口的邊緣設備，較為典型的實(shí)現是工業(yè)邊緣網(wǎng)關(guān)。
亞馬遜公司發(fā)布“AWS Greengrass”邊緣側軟件，將AWS云服務(wù)的各項功能無(wú)縫擴展至工業(yè)設備；航天云網(wǎng)公司推出一款連接其自身INDICS工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)“Smart IoT”產(chǎn)品，提供采集、轉換、處理和傳輸不同廠(chǎng)商品牌工業(yè)設備數據、工廠(chǎng)OT組網(wǎng)和通信協(xié)議轉化等功能。
三是產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算發(fā)展、構建產(chǎn)業(yè)生態(tài)方面發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的發(fā)展基礎在技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng )新，而關(guān)鍵在工業(yè)生產(chǎn)中的應用。目前工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（AII）、邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟等產(chǎn)業(yè)組織正在通過(guò)發(fā)布白皮書(shū)、制定團體標準、推動(dòng)開(kāi)源軟件部署、通過(guò)測試場(chǎng)推進(jìn)技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)應用等方式，快速推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)影響力不斷增強。
推進(jìn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的發(fā)力點(diǎn)
目前全球范圍內，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的發(fā)展正處于技術(shù)創(chuàng )新的關(guān)鍵期和企業(yè)搶占主導權的機遇期，為了推動(dòng)我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的發(fā)展，需要從以下幾個(gè)方面考慮。
一是持續推進(jìn)理論技術(shù)創(chuàng )新，加速邊緣智能、云邊協(xié)同等核心技術(shù)研發(fā)。推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算技術(shù)體系的發(fā)展，很重要的一個(gè)發(fā)力點(diǎn)是對理論技術(shù)基礎的研究與完善，重點(diǎn)集中在以下幾個(gè)方面：加強研究軟件定義機器、虛擬化、容器等邊緣計算所必需的關(guān)鍵技術(shù)；重點(diǎn)突破可跨越不同環(huán)境進(jìn)行移植的統一輕量級操作系統；研發(fā)設計適合于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算節點(diǎn)的輕量級算法、程序庫、編程模型、開(kāi)發(fā)框架和工具包；研究制定工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣側計算的架構模型、部署方式等相關(guān)技術(shù)標準；加強探索邊緣計算技術(shù)與機器學(xué)習、深度學(xué)習等人工智能技術(shù)的有機結合。
二是突出應用引領(lǐng)，推動(dòng)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的成熟方案部署和應用。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算能否快速發(fā)展關(guān)鍵在于工業(yè)企業(yè)的應用?？梢酝ㄟ^(guò)政府引導、企業(yè)合作、采取優(yōu)秀案例評選、示范應用等方式，推動(dòng)目前較為成熟的基于邊緣計算的工業(yè)視覺(jué)、工業(yè)機器人控制等方案在工業(yè)部分行業(yè)的先行先用，帶動(dòng)規?；渴?。
三是依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，推進(jìn)技術(shù)標準制定與開(kāi)源軟件開(kāi)發(fā)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算仍處于發(fā)展的初期，推動(dòng)其健康、有序、快速發(fā)展，既需要逐步完善技術(shù)標準的制定，又需要提供面向工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)典型場(chǎng)景的開(kāi)源基礎軟件，降低應用技術(shù)的門(mén)檻，培養相關(guān)的人才。而依托產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟搭建的產(chǎn)業(yè)合作平臺，充分發(fā)揮產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟產(chǎn)業(yè)鏈條完整、迭代發(fā)展速度快的優(yōu)勢，來(lái)推動(dòng)建立統一的技術(shù)標準，開(kāi)展相應的開(kāi)源項目，引導產(chǎn)業(yè)健康有序發(fā)展。（中國信息通信研究院 時(shí)曉光 羅松）
轉自：人民郵電報
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