边缘计算与AI的结合将带来怎样的变革？

早晨,你被一阵悦耳的鸟鸣声唤醒,朦朦胧胧中,你觉得这可能是北方云雀的叫声,然而,家中并没有养鸟,怎么会有鸟鸣声呢?

哦,原来,鸟鸣声来自你的智能家居助手,它在播放起床音乐闹铃。想到这一点的你,一边摇摇头嘲笑自己的记性,一边起床穿好衣服。此时,你的智能家居助手感知到你已经起床,控制着卧室窗帘缓缓打开,让阳光照进来,并且打开了厨房的面包机和咖啡机,为你充实的一天准备好营养丰富的早餐……

等到傍晚,结束了一天繁忙的工作,你坐上自己的自动驾驶汽车回家,来到家门口,无需钥匙,房门自动为你打开,空调已经在汽车到家前的几分钟提前启动,并调整到你习惯的温度。秋燥有时会让你感到不适,因此家里的加湿器会将房间的湿度调整到最舒适的水平。

这样的生活,存在于边缘计算与AI相结合的万物互联时代。

万物互联的时代

随着物联网(Internet of Things)的再次崛起,以及4G/5G无线网络的普及,万物互联(Internet of Everything)的时代已经到来。相比于传统意义的物联网,万物互联除了“物”与“物”的互联,还增加了更高级别的“人”与“物”的互联,其突出特点是任何物件都将具有语境感知功能、更强的计算能力。上述生活片段描述的就是这样一个场景。

简单概括,万物互联的核心就一个词:连接。智能手机的广泛普及已经实现了人与人之间随时随地的连接。从以前的电报,到后来的电话和短信,再到现在即时传播图片、音视频等多媒体,人与人之间的连接手段已经十分发达和丰富。

在我们的日常生活中,联网设备将不仅仅是电脑和手机,而是任何物件皆可联网,比如家里的冰箱、洗衣机、空调,码头的集装箱,仓库的货架。甚至动物也可以连接,大自然保护区里的所有珍稀野生动物都联网了,动物保护协会的科学家们可以更方便地检测它们的生命状态,提供更好的保护。

在万物互联时代,很明显的一个特征是,各种网络边缘设备的数量迅速增加。这导致传统的以云计算为核心的集中式大数据处理方式无法满足计算需求:

一方面由于海量边缘数据爆炸式增长带来的网络传输带宽负载量的急剧增加,势必导致网络延迟;

另一方面多数网络边缘设备产生的数据涉及个人隐私,如不分青红皂白都传输到云端,将使得隐私安全问题变得尤为突出;

还有一点不得不考虑的问题,那就是众多网络边缘设备存在电能的限制,向云端实时传输数据将消耗大量电能。

边缘计算的崛起

基于上述问题,靠近设备端数据源头的实时计算方式显得十分必要,这种计算方式叫做边缘计算。

边缘计算并不是一个新的概念,早在2003年IBM的内部项目中就已出现,本质是一种去中心化的分布式计算模型。

相对于云计算来说,边缘计算将智能计算转移至边缘设备端,计算过程在智能设备(如手机)或边缘设备的分布式设备节点上执行,而不都是在集中式的云环境中进行。“边缘”指的是网络中的计算节点作为物联网设备的物理分布,位于各种网络的边缘,比如家用电器、汽车传感器、城市摄像头等等。

边缘计算因为其设备所处位置的独立性,处理的数据和实现的功能往往更为聚焦,专注于实时、短周期的数据,实现支撑本地业务的智能化处理和实时性任务。边缘计算在本地网络中进行计算,采集到的数据不用上传到云端,或者在本地处理加工过滤后只将少量数据传至云端,大大减少了网络传输占用的处理时间,也降低了带宽成本,对于电能有限的边缘设备来说也能更加节能,从而延长设备的使用寿命。