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邊緣分析如何驅(qū)動(dòng)更智能的計(jì)算,邊緣計(jì)算是個(gè)比較超前的物種，利用邊緣計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)分析具有廣闊的發(fā)展前景，但為邊緣部署設(shè)計(jì)的分析模型將會(huì)面臨一些挑戰(zhàn)。
許多分析和機(jī)器學(xué)習(xí)用例都采用存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)或數(shù)據(jù)湖中的數(shù)據(jù)，在完整的數(shù)據(jù)集或數(shù)據(jù)子集上運(yùn)行算法，并在云計(jì)算架構(gòu)上計(jì)算結(jié)果。當(dāng)數(shù)據(jù)不會(huì)經(jīng)常發(fā)生變化時(shí)，這種方法很有效。但是，如果數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生變化怎么辦?
如今，越來(lái)越多的企業(yè)需要實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)和計(jì)算分析。物聯(lián)網(wǎng)在很大程度上推動(dòng)了這種模式的轉(zhuǎn)變，因?yàn)閬?lái)自傳感器的數(shù)據(jù)流需要立即處理和分析來(lái)控制下游系統(tǒng)。實(shí)時(shí)分析在許多行業(yè)也很重要，其中包括醫(yī)療保健、金融服務(wù)、制造業(yè)和廣告業(yè)，在這些行業(yè)中，數(shù)據(jù)的微小變化可能會(huì)對(duì)財(cái)務(wù)、健康、安全和其他業(yè)務(wù)產(chǎn)生重大影響。
如果企業(yè)對(duì)采用實(shí)時(shí)分析感興趣，并且這些技術(shù)綜合了邊緣計(jì)算、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)傳感器和大規(guī)模機(jī)器學(xué)習(xí)，那么了解邊緣分析的設(shè)計(jì)考慮因素非常重要。例如自主無(wú)人機(jī)、智能城市、零售連鎖管理和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)游戲網(wǎng)絡(luò)等邊緣計(jì)算用例，都以部署大規(guī)模、高度可靠的邊緣分析為目標(biāo)。
邊緣分析、流分析和邊緣計(jì)算
機(jī)器學(xué)習(xí)和邊緣計(jì)算范例幾種不同的分析與邊緣分析有關(guān)：
•邊緣分析是指部署到云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之外的基礎(chǔ)設(shè)施和本地化基礎(chǔ)設(shè)施中邊緣分析和機(jī)器學(xué)習(xí)算法。
•流分析是指在處理數(shù)據(jù)時(shí)實(shí)時(shí)進(jìn)行計(jì)算分析。流分析可以在云端或邊緣完成，具體取決于用例。
•事件處理是一種實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)和制定決策的方法。此處理是流分析的子集，開(kāi)發(fā)人員使用事件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)來(lái)識(shí)別事件并觸發(fā)下游操作。
•邊緣計(jì)算是指將計(jì)算部署到邊緣設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
•霧計(jì)算是一種更通用的架構(gòu)，它將計(jì)算劃分為邊緣、近邊緣和云計(jì)算環(huán)境。
在設(shè)計(jì)需要邊緣分析的解決方案時(shí)，架構(gòu)師必須考慮空間和電源限制、網(wǎng)絡(luò)成本和可靠性、安全性，以及處理要求等因素。
在邊緣部署分析的原因
人們可能會(huì)問(wèn)為什么要將基礎(chǔ)設(shè)施部署到邊緣進(jìn)行分析?這些決策需要考慮技術(shù)、成本和合規(guī)性因素。
影響人身安全并需要計(jì)算架構(gòu)中的彈性的應(yīng)用程序是邊緣分析的一個(gè)用例。在數(shù)據(jù)源(如物聯(lián)網(wǎng)傳感器和分析計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施)之間需要低延遲的應(yīng)用程序是通常需要邊緣分析的用例。這些用例的示例包括：
•自動(dòng)駕駛汽車、自動(dòng)機(jī)械或控制系統(tǒng)使全部或部分實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化導(dǎo)航的任何運(yùn)輸工具。
•智能建筑具有實(shí)時(shí)安全控制，并希望避免對(duì)網(wǎng)絡(luò)和云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的依賴，以允許人們安全進(jìn)出建筑。
•跟蹤公共交通的智能城市，為電力計(jì)費(fèi)部署智能電表，以及智能廢物管理解決方案。
成本是在制造系統(tǒng)中使用邊緣分析的重要因素。考慮使用一組攝像機(jī)在快速移動(dòng)的傳送帶上掃描制造的產(chǎn)品是否有缺陷。在工廠中部署邊緣計(jì)算設(shè)備來(lái)執(zhí)行圖像處理，而不是安裝用于將視頻圖像傳輸?shù)皆贫说母咚倬W(wǎng)絡(luò)，可能會(huì)更具成本效益。
專注于計(jì)算機(jī)視覺(jué)解決方案的工業(yè)人工智能開(kāi)發(fā)商Landing AI公司工程副總裁Achal Prabhakar說(shuō)，“制造工廠與主流分析應(yīng)用程序完全不同，因此需要重新考慮包括部署在內(nèi)的人工智能。對(duì)我們來(lái)說(shuō)，重點(diǎn)工作是部署復(fù)雜的深度學(xué)習(xí)視覺(jué)模型，并使用功能強(qiáng)大但商品化的邊緣設(shè)備直接在生產(chǎn)線上進(jìn)行持續(xù)學(xué)習(xí)。”
使用邊緣分析和計(jì)算還可以將分析部署到偏遠(yuǎn)地區(qū)建筑和鉆探現(xiàn)場(chǎng)。工程師不再依賴成本高昂且可能不可靠的廣域網(wǎng)，而是在現(xiàn)場(chǎng)部署邊緣分析基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)支持所需的數(shù)據(jù)和分析處理。例如，一家石油和天然氣公司在邊緣部署了帶有內(nèi)存分布式計(jì)算平臺(tái)的流分析解決方案，并將鉆井時(shí)間從通常的15天減少到12天，節(jié)省了20%的時(shí)間。
合規(guī)性和數(shù)據(jù)治理是進(jìn)行邊緣分析的另一個(gè)原因。部署本地化的基礎(chǔ)設(shè)施可以通過(guò)在收集數(shù)據(jù)的國(guó)家/地區(qū)存儲(chǔ)和處理受限數(shù)據(jù)來(lái)幫助滿足GDPR合規(guī)性和其他數(shù)據(jù)主權(quán)法規(guī)。
設(shè)計(jì)邊緣計(jì)算分析
不幸的是，獲取模型和其他分析并將其部署到邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施并不總是那么簡(jiǎn)單。通過(guò)計(jì)算密集型數(shù)據(jù)模型處理大型數(shù)據(jù)集的計(jì)算需求可能需要重新設(shè)計(jì)，然后才能在邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上運(yùn)行和部署它們。
一方面，許多開(kāi)發(fā)人員和數(shù)據(jù)科學(xué)家現(xiàn)在都利用了公共云和私有云上可用的高級(jí)分析平臺(tái)。物聯(lián)網(wǎng)和傳感器通常利用C/C ++編程語(yǔ)言編寫的嵌入式應(yīng)用程序，這對(duì)于云原生數(shù)據(jù)科學(xué)家和工程師來(lái)說(shuō)可能是陌生且充滿挑戰(zhàn)的領(lǐng)域。
另一個(gè)問(wèn)題可能是模型本身。當(dāng)數(shù)據(jù)科學(xué)家在云中工作并以相對(duì)較低的成本按需擴(kuò)展計(jì)算資源時(shí)，他們能夠開(kāi)發(fā)具有許多功能和參數(shù)的復(fù)雜機(jī)器學(xué)習(xí)模型，以充分優(yōu)化結(jié)果。但是，當(dāng)將模型部署到邊緣計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)，過(guò)于復(fù)雜的算法可能會(huì)顯著增加基礎(chǔ)設(shè)施的成本、設(shè)備的大小和電力需求。
SambaNova Systems公司產(chǎn)品副總裁Marshall Choy對(duì)人工智能模型部署到邊緣的挑戰(zhàn)進(jìn)行了探討。他說(shuō)：“邊緣人工智能應(yīng)用的模型開(kāi)發(fā)人員越來(lái)越關(guān)注高度詳細(xì)的模型，以實(shí)現(xiàn)參數(shù)簡(jiǎn)化和計(jì)算需求的改進(jìn)。這些更小、更詳細(xì)的模型的訓(xùn)練要求仍然令人生畏。”
另一個(gè)考慮因素是，部署高度可靠和安全的邊緣分析系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)高度容錯(cuò)的架構(gòu)、系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、軟件和模型。
Hazelcast產(chǎn)品營(yíng)銷高級(jí)總監(jiān)Dale Kim對(duì)在邊緣處理數(shù)據(jù)時(shí)的用例和約束進(jìn)行了分析。他表示，雖然設(shè)備優(yōu)化、預(yù)防性維護(hù)、質(zhì)量保證檢查和關(guān)鍵警報(bào)都在邊緣可用，但也存在一些新的挑戰(zhàn)，如有限的硬件空間、有限的物理可訪問(wèn)性、有限的帶寬以及更大的安全隱患。
Kim說(shuō)：“這意味著企業(yè)習(xí)慣于在數(shù)據(jù)中心使用的基礎(chǔ)設(shè)施不一定能正常工作。因此，需要探索采用了邊緣計(jì)算架構(gòu)的新技術(shù)。”
分析的下一個(gè)前沿領(lǐng)域
如今，邊緣分析更主流的用例是數(shù)據(jù)處理功能，包括數(shù)據(jù)過(guò)濾和聚合。但隨著越來(lái)越多的企業(yè)大規(guī)模部署物聯(lián)網(wǎng)傳感器，實(shí)時(shí)應(yīng)用分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法的需求將需要更多的部署在邊緣。
隨著傳感器的價(jià)格變得更低，應(yīng)用程序需要更多的實(shí)時(shí)分析，以及為邊緣開(kāi)發(fā)的具有成本效益的優(yōu)化算法變得更容易，因此邊緣的可能性為智能計(jì)算的發(fā)展創(chuàng)造了令人興奮的未來(lái)。