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AI開掛 邊緣運算智能升級

圖1 : 雲端面臨5大挑戰。
圖1 : 雲端面臨5大挑戰。

[作者 季平]

研究機構IDC預估,全球企業的邊緣運算支出將從2022年的1,760億美元成長至2025年的2,740億美元,屆時,成長率最高的邊緣應用包含大眾基礎設施維護、網路維護、醫療診斷與AR輔助手術。當科技越來越智慧,智慧型載具與聯網裝置網網相連,「雲端資料中心」需要邊緣運算(Edge Computing)的因地制宜,才能更有效地降低運算負載量,快速、低延遲地傳輸資訊。

如果將雲端資料中心/雲端運算與邊緣運算比喻為大腦與神經系統,邊緣運算的神經弧涵蓋範圍更廣,小至各類智慧型載具與終端設備的應用,大至物聯網(IoT)、工業物聯網(IIoT)與車聯網(V2X)的運作整合,都少不了邊緣運算穿針引線。在IoE(萬物互聯)時代,更需要最小延遲性、高可用性網路即時處理大量數據,邊緣運算的重要性不言可喻。

雲端面臨5大挑戰:

挑戰1.延遲問題

越來越多產業需要應用程式具備快速分析與回應的能力,雲端運算過程中資料來源之間的網路距離容易導致低效率、延遲及客戶體驗不佳。

挑戰2.頻寬問題

網路的邊緣裝置數量越多,資料傳送至雲端的成本可能越來越高,邊緣處理、儲存與分析資料有助降低成本。

挑戰3.隱私及安全問題

減少網路傳輸的資料量有助降低資安風險,尤其是醫療、智財(IP)等資安要求高的資訊處理,雲端傳送不若邊緣運算安全。

挑戰4.連線問題

持續性的網路連線能力是雲端運算的痛點,加上未來5G可能帶來的高頻寬、低延遲助益,更能強化邊緣運算的快速傳輸能量,這部分雲端相對弱勢。

挑戰5.AI串聯問題

AI可以加速資料處理速度、提高智能運用,隨著AI與邊緣運算的發展,雲端的功能性相對弱勢。

邊緣運算四大核心:運算、儲存、建構網路與加速AI

傳統的雲端運算要求將資料傳輸回中央的資料中心進行處理,再傳輸回使用者端的終端設備,但資料中心無法保證傳輸速率和回應時間,另一方面,動輒

數十億物聯網及行動裝置所蒐集到的資料相當可觀,將資料傳送至分散式模型,就近在資料位置處理運算事宜更有效率。

邊緣運算(Edge Computing)為網路運算架構,在運算過程中因為靠近資料來源,可以減少延遲和頻寬的使用,極大限度地減少異地用戶端和伺服器之間的通信量。

雲端運算中的資訊與數據會集中蒐集、處理及分析,而邊緣運算則是將運算能力廣佈於運算環境中,二者包含在廣義的「雲解決方案」中。由於邊緣運算中的數據與資料可以在收集源附近處理,讓特定場域中的大小元件分工執行資料處理,不需要將數據傳輸到雲或數據中心進行分析處理,有助減輕網路及服務器的負擔,處理數據的能力及反應時間更快,因此特別適合即時性高的工業物聯網及車聯網的應用,若加入人工智能(AI)和機器學習(ML)等元素,還能產生更多創新應用,進一步提升元件的智慧化效能。

研調機構Gartner報告指出,2021年邊緣運算裝置具有深度機器學習能力的比例不到10%,2027年將提升到65%。

近裝置的邊緣運算設備具有四大核心:運算、儲存、建構網路與加速AI,將儲存、處理與分析資料的功能從雲端移至邊緣,對於車聯網這類極需即時應用的領域來說,可以帶來更快、可靠性更高、更優質的體驗,也有助於減少傳輸與儲存大量資料所需耗費的頻寬與成本,畢竟幾毫秒的延遲對各類即時系統及智慧車輛來說,可能就是生與死之間的距離,對於智慧工廠中的機器人來說,可能是成本與產值多一個零或少一個零的差距,尤其在網路連線能力不佳的地區,雲端連線中斷問題多,邊緣儲存與處理資料的優勢更為明顯。

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2023.1月(第88期)工業智慧邊緣
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