物聯(lián)網(wǎng)在飛速發(fā)展的同時也產(chǎn)生了大量數(shù)據(jù)，面對數(shù)據(jù)處理壓力，各種“計算”層出不窮，云計算、霧計算、邊緣計算等名詞紛紛涌出，那這些計算方式有何區(qū)別?應(yīng)用于哪些場景?在不同場景或同一場景的不同情況下又要如何選擇計算方式?

云計算、霧計算、邊緣計算各有優(yōu)點

云計算是一種利用互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)隨時隨地、按需、便捷地使用共享計算設(shè)施、存儲設(shè)備、應(yīng)用程序等資源的計算模式。云計算系統(tǒng)由云平臺、云存儲、云終端、云安全四個基本部分組成，云平臺從用戶的角度可分為公有云、私有云、混合云等。通過從提供服務(wù)的層次可分為：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Iaas)、平臺即服務(wù)(Paas)和軟件即服務(wù)(Saas)。

云計算，像在每個不同地區(qū)開設(shè)不同的自來水公司，沒有地域限制，優(yōu)秀的云軟件服務(wù)商，向世界每個角落提供軟件服務(wù)——就像天空上的云一樣，不論你身處何方，只要你抬頭，就能看見!

霧計算的原理與云計算一樣，都是把數(shù)據(jù)上傳到遠程中心進行分析、存儲和處理。但是霧計算相比于云計而言要把所有數(shù)據(jù)集中運輸?shù)酵粋€中心，霧計算的模式是設(shè)置眾多分散的中心節(jié)點，即所謂“霧節(jié)點”來處理，這樣能夠讓運算處理速度更快，更高效得出運算結(jié)果。

假如說云計算是把所有東西都送往天上的云彩中，霧計算就是把數(shù)據(jù)送到身邊的霧氣里，和云計算相比，霧計算顯得更接地氣了一些!

邊緣計算和云計算互相協(xié)同，它們是彼此優(yōu)化補充的存在。云計算是一個統(tǒng)籌者，它負責(zé)長周期數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)分析，能夠在周期性維護、業(yè)務(wù)決策等領(lǐng)域運行。而邊緣計算著眼于實時、短周期數(shù)據(jù)的分析，更好地支撐本地業(yè)務(wù)及時處理執(zhí)行。邊緣計算和云計算都是處理大數(shù)據(jù)的計算運行方式。但不同的是，這一次，數(shù)據(jù)不用再傳到遙遠的云端，在邊緣側(cè)就能解決，更適合實時的數(shù)據(jù)分析和智能化處理，也更加高效而且安全。

如果說云計算是集中式大數(shù)據(jù)處理，那么邊緣計算可以理解為邊緣式大數(shù)據(jù)處理!

以安防行業(yè)為例來說，從計算方式上來講，云計算是“云+端”的模式。智能安防終端通過網(wǎng)絡(luò)連接到云計算中心，獲取按需、共享和可配置的計算資源，與云形成一個綜合平臺。這種計算方式為我國龐大的視頻監(jiān)控網(wǎng)提供了存儲、檢索、分析等方面的強大支撐;作為云計算的補充，邊緣計算指在靠近物或數(shù)據(jù)源頭的一側(cè)，為攝像頭等終端設(shè)備就近提供服務(wù)，如果說云計算提供強大的全局結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)推理分析和資源管控力，那么邊緣計算則提供快速、敏捷、高效、精準(zhǔn)的實時響應(yīng);而霧計算則相當(dāng)于“更貼近地面的云”，可以創(chuàng)建分布于不同地方的云服務(wù)。

在萬物互聯(lián)的“賽道”上，云計算、霧計算等計算“選手”也各有所長。然而，有時單個“選手”無法滿足需求各異的應(yīng)用場景，怎么辦?“混合計算”就扮演著協(xié)調(diào)每位“隊員”的“教練”角色。那么，“混合計算”究竟是什么?有何應(yīng)用?

萬物互聯(lián)時代需要更強算力

據(jù)測算，到2020年，全球聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量將達到500億臺;到2025年，萬物互聯(lián)的銷售收入將達到1.6萬億美元;到2030年，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量將達到4.4ZB(字節(jié))。

“當(dāng)前數(shù)據(jù)從消費端到生產(chǎn)端、從設(shè)備到數(shù)據(jù)本身，萬物互聯(lián)市場已呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長態(tài)勢。而大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對數(shù)據(jù)處理能力的要求很高，這就需要充分挖掘算力?！睆?fù)旦大學(xué)大數(shù)據(jù)試驗場研究院、上海市數(shù)據(jù)科學(xué)重點實驗室副研究員張帆說。

“‘混合計算’就是試圖利用5G的萬物互聯(lián)能力，綜合利用云計算、霧計算、邊緣計算等計算方式，實現(xiàn)高效協(xié)同計算?！备＝üこ虒W(xué)院科研處處長、福建省北斗導(dǎo)航與智慧交通協(xié)同創(chuàng)新中心主任鄒復(fù)民教授介紹道，“混合計算”這一概念最早由蔣志祥在WMIC 2018世界移動互聯(lián)網(wǎng)大會上提出。這一概念的形成，歷經(jīng)了多年的發(fā)展。

談及其技術(shù)原理，張帆說，“混合計算”借鑒了異構(gòu)計算的思想——用不同的計算資源處理適合該結(jié)構(gòu)的任務(wù)。異構(gòu)計算的概念提出的時間很早，但受實現(xiàn)條件限制，直到近年才得到了巨大的發(fā)展。

隨著萬物互聯(lián)市場的發(fā)展，產(chǎn)業(yè)界逐漸認識到單一的計算方式不能解決所有問題，為此針對不同計算方法各大廠商展開了積極探索：英特爾公司在2015年收購阿爾特拉公司，同時著手開發(fā)芯片內(nèi)可重構(gòu)技術(shù);賽靈思公司在2015年實現(xiàn)了編程環(huán)境的統(tǒng)一;百度在2016年開始推進“百度大腦項目”，試圖在一個計算體系內(nèi)實現(xiàn)多種算力的混合……

2018年1月4日，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式發(fā)布了《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺白皮書(2017)》，其中關(guān)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺功能架構(gòu)圖的內(nèi)容，已經(jīng)初步陳述了邊緣計算和云計算進行協(xié)同計算的理念。不僅如此，華為、西門子等公司也針對“邊云協(xié)同”不斷地進行探索。

不同計算方式協(xié)同處理問題

在不同的應(yīng)用場景，云計算、霧計算、邊緣計算等計算方法展現(xiàn)出的優(yōu)勢也不同。

以公共安全視頻監(jiān)控為例，前端攝像機要提高實時性、在本地完成圖像識別，就需要將AI算力注入邊緣，而在邊緣處理過的數(shù)據(jù)則需要上傳至云端，以便進行綜合分析;又如，智慧交通領(lǐng)域中，車輛在自動行駛時遇到緊急情況，需要邊緣計算技術(shù)在毫秒級時間內(nèi)做出判斷，而交通誘導(dǎo)則需要立足于云計算對交通大數(shù)據(jù)的綜合分析與挖掘。

張帆認為，與早前單個計算方法不同，“混合計算”將各類計算方法進行排列組合，構(gòu)建出某領(lǐng)域?qū)Ｓ玫母咝?yīng)用組件，從而更好地滿足無線互聯(lián)、視頻處理、圖像識別、智能制造等多領(lǐng)域的高效處理需求。

再如，在無人駕駛領(lǐng)域，可綜合利用邊緣計算、云計算和人工智能(AI)技術(shù)：用邊緣計算傳感器收集數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)發(fā)至云端，傳感器融合、虛擬世界模型更新都在云端實現(xiàn);AI在“云”中確定行動計劃，并通過云端向汽車發(fā)布控制命令。

鄒復(fù)民說，“混合計算”的技術(shù)平臺可以部署在從消費級各類應(yīng)用、到智慧城市級各類應(yīng)用、到農(nóng)業(yè)溯源區(qū)塊鏈的各類應(yīng)用、再到未來最具增長的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)各類應(yīng)用。

在技術(shù)和應(yīng)用層面存在諸多挑戰(zhàn)

混合計算作為新興概念，目前尚未有成熟的技術(shù)方案和框架。從其概念中也可以看出，其面臨的挑戰(zhàn)之一就是連通性。隨著連接設(shè)備數(shù)量的劇增，網(wǎng)絡(luò)管理、靈活擴展和可靠性保障等方面都面臨著巨大挑戰(zhàn)。

以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為例，其存在大量的異構(gòu)總線和多種制式的網(wǎng)絡(luò)，它們在兼容多種連接的同時還需要確保連接的實時性和可靠性。在此基礎(chǔ)上，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)協(xié)同，則需要跨廠商、跨平臺的集成與操作。

面對海量復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境，如何將任務(wù)準(zhǔn)確、完整地下達到各計算節(jié)點;通過計算節(jié)點計算后，如何將有效信息整合到任務(wù)中進行反饋、又如何抵御網(wǎng)絡(luò)攻擊保障安全與隱私……這些都是對“混合計算”協(xié)同能力的重要考驗。