邊緣計(jì)算最大的難題 有解了

　　2020年被業(yè)界視作邊緣計(jì)算的“元年”，應(yīng)用的落地實(shí)踐開始密集。但行業(yè)眾多、應(yīng)用場景碎片化，大量邊緣計(jì)算方案不得不進(jìn)行定制化開發(fā)，邊緣計(jì)算規(guī)�；�落地依然受到制約。

　　走出碎片化、定制化的大坑，是邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)化的必由之路。

　　經(jīng)歷數(shù)年的概念孵化和落地探索后，2020年被業(yè)界視作邊緣計(jì)算的“元年”。

　　人們通常用“章魚”形容云計(jì)算和邊緣計(jì)算的關(guān)系：章魚渾身布滿了神經(jīng)元，但它腦部的神經(jīng)元僅占40%，其余60%都分布在八條觸角上。作為發(fā)生在“最后一公里”的計(jì)算，邊緣計(jì)算就像章魚觸角上的神經(jīng)元一樣。最近幾年，隨著萬物互聯(lián)和邊緣人工智能的需求，邊緣計(jì)算在高速增長，在整個(gè)計(jì)算產(chǎn)業(yè)的版圖中扮演越來越重要的角色。

　　不過，面對爆發(fā)的需求，邊緣計(jì)算真正規(guī)�；�落地依然受到制約。其中最大的阻礙之一是因?yàn)樾袠I(yè)眾多、應(yīng)用場景碎片化，大量邊緣計(jì)算方案不得不進(jìn)行定制化開發(fā)，部署周期長、成本高、產(chǎn)出難以衡量。

　　走出碎片化、定制化的大坑，是邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)化的必由之路。浪潮信息提出了邊緣計(jì)算服務(wù)器的模塊化設(shè)計(jì)思路，改變以CPU為核心的設(shè)計(jì)，以系統(tǒng)架構(gòu)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)，定義了全新的邊緣服務(wù)器模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ECOM，并將標(biāo)準(zhǔn)中的各個(gè)部件模塊產(chǎn)品化，貢獻(xiàn)給開源組織，解決邊緣計(jì)算規(guī)�；�落地的難題。

　　01

　　從試點(diǎn)走向批量落地

　　從2020年起，邊緣計(jì)算應(yīng)用的落地實(shí)踐開始密集，浪潮信息也成立了專門的邊緣計(jì)算事業(yè)部，以滿足通信、能源、交通等行業(yè)爆發(fā)出的各類邊緣計(jì)算應(yīng)用需求。

　　劉香男，浪潮信息邊緣計(jì)算產(chǎn)品線高級產(chǎn)品經(jīng)理告訴數(shù)智前線：“兩年以來，我們一個(gè)很深的體會(huì)是，一個(gè)應(yīng)用從開始去發(fā)展，到能夠成熟，是需要時(shí)間驗(yàn)證的。這兩年浪潮信息與生態(tài)伙伴一起進(jìn)行了大量的工作，到了今年，邊緣計(jì)算已開始從試點(diǎn)走向批量部署。”

　　在這個(gè)過程中，邊緣計(jì)算的一些典型場景正在形成，比如它在智能制造、智慧城市中的應(yīng)用都是“實(shí)打?qū)嵉?rdquo;。

　　在制造行業(yè)，工業(yè)質(zhì)檢是近年的一個(gè)爆款應(yīng)用。邊緣計(jì)算結(jié)合機(jī)器視覺和AI算法，對從汽車到手機(jī)、從鋼板到軸承的大量工業(yè)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化缺陷檢測，一些產(chǎn)品的缺陷檢出率已達(dá)到99%以上。

　　在野外油田場景中，一些多年開采的油田地下勘探層含油量逐漸下降，抽油機(jī)(俗稱磕頭機(jī))按照傳統(tǒng)恒速運(yùn)行，采油效率低，能源消耗成本高。浪潮信息聯(lián)合石油企業(yè)開發(fā)的油井智慧監(jiān)測解決方案，邊緣計(jì)算結(jié)合了設(shè)備運(yùn)行、生產(chǎn)工況數(shù)據(jù)，找到合適的采油頻率，對磕頭機(jī)進(jìn)行智能啟停。在這種安排下，石油開采效率反而更高也更節(jié)電。

　　在海外市場，浪潮信息與日本東京工業(yè)大學(xué)，聯(lián)合開發(fā)了基于邊緣AI的智慧停車項(xiàng)目，基于邊緣計(jì)算和AI算法，只需0.05秒就能根據(jù)車輛信息自動(dòng)完成停車扣費(fèi)，停車場實(shí)現(xiàn)了快捷停車?yán)U費(fèi)，火災(zāi)、煙霧、車位長期占用等異常狀態(tài)及時(shí)檢測等功能，這套系統(tǒng)將在東京上百個(gè)停車場上線。

　　工廠的智能質(zhì)檢、油田上抽油機(jī)的智能啟停、城市里面的停車場智慧停車，僅是海量邊緣計(jì)算場景中的“滄海一粟”。近兩年的一線實(shí)踐中的摸爬滾打，劉香男他們認(rèn)為，從技術(shù)和商業(yè)上，目前，邊緣計(jì)算都達(dá)到了一個(gè)合適的投入時(shí)間點(diǎn)，行業(yè)也將迎來發(fā)展的關(guān)鍵期。

　　在技術(shù)方面，邊緣計(jì)算為云、AI、5G和物聯(lián)網(wǎng)提供了重要的落地承載平臺(tái)。其中，AI從數(shù)據(jù)中心開始向邊緣延展，成為邊緣計(jì)算的一個(gè)重要驅(qū)動(dòng)力量。

　　在商業(yè)方面，萬物互聯(lián)時(shí)代，眾多新興應(yīng)用提出了低時(shí)延、高帶寬、本地化、高安全、低成本的處理需求，這也推動(dòng)著處于數(shù)據(jù)產(chǎn)生側(cè)的邊緣計(jì)算“迎難而上”。包括一些工廠出于對數(shù)據(jù)的敏感性，不希望上云，通過邊緣計(jì)算，能滿足它們的處理需求。

　　IDC預(yù)計(jì)，未來5年，對邊緣計(jì)算的投資速度將遠(yuǎn)高于核心位置，到2025年，全球邊緣計(jì)算服務(wù)器支出金額比重將從14.4%，提升到24.9%。浪潮信息也預(yù)測，邊緣計(jì)算接下來的紅利期至少在5~10年。

　　02

　　定制化攔路虎

　　不過，邊緣計(jì)算在走向批量落地中，也遇到了難題，定制化是最大的攔路虎。

　　相對于數(shù)據(jù)中心中那些已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化的服務(wù)器，業(yè)界對邊緣服務(wù)器提出的需求還很龐雜，邊緣計(jì)算要應(yīng)對的局面頗為棘手。一個(gè)典型的例子是，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器，工作溫度范圍一般在0~35攝氏度，但邊緣服務(wù)器所處的環(huán)境“很跨越”，往往要滿足從零下40攝氏度到零上70攝氏度的寬溫范圍。

　　邊緣服務(wù)器對算力的要求也很多變。即便同一條馬路上的不同路口，由于攝像頭從幾路到十幾路不等，對邊緣計(jì)算的處理能力也高低不等。

　　網(wǎng)絡(luò)的要求也更復(fù)雜。像海上風(fēng)電場景中，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不太友好。邊緣服務(wù)器需要引入多種通信方式，除了有線，還有5G、WiFi、ZigBee等無線方式，滿足各種意想不到的應(yīng)用需求。

　　在室內(nèi)外嚴(yán)酷的物理環(huán)境中，邊緣服務(wù)器還要做到防雨、防震、防塵。

　　“客戶的需求是無限的，如果我們都去做定制化，是不現(xiàn)實(shí)的。”劉香男說。定制化本身設(shè)計(jì)周期長，產(chǎn)品很難進(jìn)行全面測試與售后保障，后期容易出現(xiàn)各種問題。碎片化、定制化也導(dǎo)致邊緣服務(wù)器大規(guī)模落地存在困難，是制約邊緣計(jì)算快速發(fā)展的根本性難題之一。

　　面對這一問題，在經(jīng)歷了實(shí)踐和反復(fù)論證后，浪潮信息提出了“產(chǎn)品設(shè)計(jì)中進(jìn)行解耦和模塊化”的思路，通過組合不同模塊，來覆蓋最廣泛的市場。“不僅是邊緣計(jì)算，未來數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)也會(huì)朝向解耦的方向發(fā)展。”劉香男稱。

　　為什么這個(gè)思路能規(guī)避碎片化、定制化的大坑?浪潮信息邊緣計(jì)算產(chǎn)品線高級硬件架構(gòu)師付長昭告訴數(shù)智前線，這個(gè)思路首先從系統(tǒng)架構(gòu)層面進(jìn)行頂層設(shè)計(jì)，然后將核心計(jì)算平臺(tái)、AI平臺(tái)、管理、IO等模塊進(jìn)行解耦。抽離出來的模塊進(jìn)行單獨(dú)設(shè)計(jì)，變成一塊塊功能化的“積木”，再通過已經(jīng)定義好的規(guī)則，進(jìn)行相應(yīng)的整合，“搭”出用戶需要的產(chǎn)品。這就像“百變金剛”，最大化滿足客戶需求。

　　在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，業(yè)界也遇到過定制化需求太多的問題，浪潮信息聯(lián)合互聯(lián)網(wǎng)客戶，也研發(fā)了可定制的模塊化式整機(jī)柜服務(wù)器。

　　在邊緣這個(gè)新的場景下，基于解耦和模塊化設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)摸索，浪潮信息團(tuán)隊(duì)擯棄了傳統(tǒng)服務(wù)器以CPU為中心的設(shè)計(jì)思路。這不難理解，過去一提到服務(wù)器，人們就想到了它的計(jì)算力，產(chǎn)品的一切設(shè)計(jì)自然圍繞CPU展開�，F(xiàn)在人們對邊緣服務(wù)器的需求五花八門，計(jì)算性能只是需求的一個(gè)方面。在這種狀況下，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)架構(gòu)為核心的設(shè)計(jì)思路更為科學(xué)。

　　實(shí)際上，在系統(tǒng)架構(gòu)為核心的思路下，工程師們進(jìn)一步將邊緣服務(wù)器的“身材”從長寬約30cm大小，控制到了20cm左右，邊緣服務(wù)器也由此有了更多“蝸居”的可能性，它可以藏身于交通路口的信控箱，也可以置身于油井現(xiàn)場的工控機(jī)。

　　03

　　模塊化方法論：解耦、歸一

　　然而，產(chǎn)品要想靈活百變，說易行難。浪潮信息并不是第一個(gè)做這件事的企業(yè)，但業(yè)界一些企業(yè)要么沒有堅(jiān)持下來，要么走得不深。

　　這其中最大的難點(diǎn)之一，不僅要解決把過去幾十年形成的體系化的系統(tǒng)分拆，還要考慮再以怎樣的方式把它們嚴(yán)絲合縫地整合在一起，并做到最大程度不影響系統(tǒng)的性能和效率。

　　也就是說，“解耦”體現(xiàn)了一種能力，“歸一”更體現(xiàn)了一種能力。

　　從模塊化到組成系統(tǒng)，浪潮信息做了大量的探索。在系統(tǒng)分拆為模塊后，浪潮信息花了大量精力，對各個(gè)模組之間的通信協(xié)議進(jìn)行取舍和優(yōu)化，既要保證性能，又要給予每個(gè)模塊最大限度的拼搭自由，并對這些協(xié)議進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

　　而經(jīng)過長達(dá)1年半的錘煉和迭代升級，全新的邊緣模塊化設(shè)計(jì)架構(gòu)ECOM(Edge Computing Optional Module)打磨完成。今年年初，浪潮信息將邊緣計(jì)算模塊化設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)ECOM架構(gòu)首次對外發(fā)布。

　　今年9月，浪潮信息將該設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)貢獻(xiàn)給全球三大開放計(jì)算組織之一的ODCC。這也是目前為止，國內(nèi)首個(gè)在邊緣計(jì)算服務(wù)器模塊化方面的開源標(biāo)準(zhǔn)。

　　付長昭是這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的帶頭人。他稱，當(dāng)下邊緣計(jì)算場景處于星星點(diǎn)火的起步期，期望該標(biāo)準(zhǔn)能起到一個(gè)拋磚引玉的作用，推動(dòng)未來邊緣服務(wù)器的標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步深入。

　　數(shù)智前線獲悉，基于ECOM架構(gòu)所打造出的各種模塊，本身是標(biāo)準(zhǔn)化的部件產(chǎn)品。針對CPU核心計(jì)算單元、BMC帶外管理單元、AI計(jì)算單元等關(guān)鍵部件，設(shè)計(jì)門檻較高，不利于行業(yè)復(fù)制推廣的問題，浪潮將其產(chǎn)品化輸出，以加速產(chǎn)業(yè)化落地。

　　“相對于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器已經(jīng)錘煉了小幾十年的標(biāo)準(zhǔn)，邊緣服務(wù)器這個(gè)新賽道還有更多可以創(chuàng)造的空間。”付長昭說。

　　04

　　邊緣計(jì)算任重道遠(yuǎn)

　　在ECOM架構(gòu)推出后，浪潮信息工程師們基于它，研發(fā)出了全新的邊緣服務(wù)器產(chǎn)品EIS800，該產(chǎn)品因架構(gòu)創(chuàng)新，獲得了2022年德國紅點(diǎn)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)。

　　EIS800推出后，劉香男感受到了業(yè)界對這一靈活架構(gòu)邊緣服務(wù)器的需求。

　　在國內(nèi)，一家企業(yè)正為一項(xiàng)國際體育賽事提供公共交通服務(wù)，有著緊迫的部署時(shí)間要求。他們需要一款產(chǎn)品，既能用ARM計(jì)算平臺(tái)去處理視頻，也能用X86計(jì)算平臺(tái)處理雷達(dá)算法，還要做一些融合性應(yīng)用。而且通過試點(diǎn)，客戶的需求還處于調(diào)整變化中。“我們用3個(gè)月，就給客戶提供了一款產(chǎn)品做試點(diǎn)，能滿足它在這個(gè)過程中變化的需求。”

　　在海外如對品質(zhì)要求極為嚴(yán)苛的日本市場，經(jīng)歷多輪PK，EIS800邊緣服務(wù)器被一家大型日本ICT企業(yè)引入清單。

　　這些都是邊緣計(jì)算發(fā)展歷程的重要節(jié)點(diǎn)。但這個(gè)產(chǎn)業(yè)要真正迎來全面爆發(fā)，邊緣服務(wù)器從技術(shù)商業(yè)到生態(tài)標(biāo)準(zhǔn)都還有大量的工作要做。邊緣服務(wù)器ECOM標(biāo)準(zhǔn)的制定，不僅需要產(chǎn)業(yè)界更多上下游廠商的共同努力，也進(jìn)一步推動(dòng)了產(chǎn)業(yè)的合作。在產(chǎn)品方面，工程師們也可以基于用戶反饋，對每個(gè)單獨(dú)的模塊做進(jìn)一步的開發(fā)。比如，將更多主流芯片和通信模組輕量定制后納入整個(gè)系統(tǒng)中，更快滿足用戶的需求。

　　邊緣計(jì)算本身還面臨多元生態(tài)的挑戰(zhàn)。邊緣計(jì)算正觸及過去沒有到達(dá)的行業(yè)，比如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)這類OT領(lǐng)域以及邊緣網(wǎng)關(guān)這類CT領(lǐng)域。此前，它們和邊緣計(jì)算所在的通用IT領(lǐng)域相對獨(dú)立，各類協(xié)議不太聯(lián)通。為了融合，邊緣計(jì)算需要打通協(xié)議，進(jìn)行多元生態(tài)整合，從而實(shí)現(xiàn)融合算力。

　　“我們覺得邊緣計(jì)算是機(jī)遇和挑戰(zhàn)并存的，經(jīng)過這兩年的實(shí)踐，我們已經(jīng)了解了這些挑戰(zhàn)，也找到了應(yīng)對的方法。”劉香男說。

　　接下去浪潮信息和生態(tài)還有大量工作要做，邊緣計(jì)算行業(yè)要真正成就自己的星辰大海，依然任重而道遠(yuǎn)。