當前，邊緣計算正成為傳統行業(yè)和ICT產(chǎn)業(yè)共同關(guān)注的熱點(diǎn)話(huà)題，邊緣計算要研究的內容和主要應用領(lǐng)域是什么？其與物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系如何？又面臨哪些挑戰？以下將分享中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所所長(cháng)于海斌對邊緣計算的理解，以及在邊緣計算方面進(jìn)行的探索和合作。

邊緣計算與物聯(lián)網(wǎng)相互促進(jìn)

目前，國際上最主要工業(yè)國家的發(fā)展動(dòng)向，其共同特點(diǎn)是ICT技術(shù)和OT技術(shù)的結合更加明顯。比如，德國的“工業(yè)4.0”，其本質(zhì)更多的是發(fā)揮工業(yè)技術(shù)的優(yōu)勢，應用信息技術(shù)來(lái)維持自身在制造業(yè)的領(lǐng)先地位；美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”更具代表性，其原則就是充分發(fā)揮信息技術(shù)的優(yōu)勢，提升制造業(yè)競爭能力，也是奧巴馬政府關(guān)于制造業(yè)回歸政策的重要組成部分；而我國的“中國制造2025”也是以智能制造為主攻方向，是中國實(shí)現制造業(yè)由大變強的戰略規劃。

那么，OT到底在制造業(yè)遇到了什么樣的困難？而ICT又將發(fā)揮什么樣的作用，特別是邊緣計算要研究的內容及其必要性是什么？

首先以流程工業(yè)為例，應該說(shuō)中國在流程工業(yè)上面臨著(zhù)資源、能源和環(huán)境方面的嚴重挑戰——能耗很高、環(huán)境污染嚴重、廢棄物排放量較大。其實(shí)，我國在工業(yè)設備和裝備系統上與國外相比并不差，但運營(yíng)效率卻偏低，與發(fā)達國家存在著(zhù)較大差距，原因何在？其中，有中國自己的特殊問(wèn)題，比如在冶金工業(yè)中，我國低品位礦山比較多，礦石等原材料的成分波動(dòng)非常大，造成離線(xiàn)優(yōu)化的設定值與實(shí)際生產(chǎn)情況相偏離，實(shí)際上很難提高效率。在這種情況下，借助ICT創(chuàng )新，通過(guò)互聯(lián)來(lái)實(shí)現全流程、全局的在線(xiàn)優(yōu)化將是解決問(wèn)題的有效途徑。

要實(shí)現這一目標，“互聯(lián)網(wǎng)+”可以發(fā)揮重要作用。在消費網(wǎng)絡(luò )中，“互聯(lián)網(wǎng)+”提升了人與人之間的關(guān)聯(lián)，現有的技術(shù)手段也已能夠滿(mǎn)足應用的需求；但在物理世界中，“互聯(lián)網(wǎng)+”的作用就比較難以發(fā)揮，所以除了“互聯(lián)網(wǎng)+”之外，在最低端的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域就需要做出根本的改變。因為現在大部分物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)都面臨著(zhù)碎片化問(wèn)題，各種應用場(chǎng)景都不一樣，如何才能統一起來(lái)？這一點(diǎn)可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)，在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展成熟的過(guò)程中云計算發(fā)揮了重要作用，實(shí)現了互聯(lián)網(wǎng)的統一。實(shí)際上，用信息技術(shù)解決的問(wèn)題一定要模型化，一定要考慮計算模式的統一，所以在OT領(lǐng)域，不僅僅需要物聯(lián)網(wǎng)，還迫切需要一種計算來(lái)主導的體系，這就是邊緣計算，其與物聯(lián)網(wǎng)是相互促進(jìn)、共同發(fā)展的關(guān)系。

邊緣計算面臨的挑戰

無(wú)論是德國的“數字工廠(chǎng)”，還是美國的“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”，其創(chuàng )新在哪里、效益又取自哪里？主要來(lái)自于在線(xiàn)優(yōu)化。當前，我國急切需要解決的是互聯(lián)網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)的融合，這個(gè)融合很困難，因為OT是一條軌道，IT又是另一條軌道，兩者的模式和理念不同，技術(shù)平臺也不一樣。實(shí)際上未來(lái)邊緣側越來(lái)越碎片化以后，傳統的IT終端已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)的需求，邊緣計算是否能與芯片和網(wǎng)絡(luò )設備進(jìn)行融合，提供新一代的解決方案，同時(shí)探索出面向未來(lái)的新型產(chǎn)業(yè)模式，也將是非常重要的事情。

在傳統的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，OT的主要作用就是對總目標進(jìn)行分解，并提供實(shí)時(shí)反饋，但在指標分解的過(guò)程中，傳統離線(xiàn)預設的方式很難應對動(dòng)態(tài)變化。業(yè)界希望通過(guò)引入IT數據反饋和介入，能夠通過(guò)自動(dòng)化過(guò)程實(shí)現適應動(dòng)態(tài)變化的目標自尋優(yōu)調整，這就需要廣域信息和信息處理融合，從設計到生產(chǎn)一體化，從管理到生產(chǎn)一體化，這需要整合。

那么IT提供了什么樣的整合機會(huì )？首先連接是基礎的手段，比如互聯(lián)網(wǎng)現在已發(fā)展到相對成熟的階段，很好地解決了人與計算機的連接問(wèn)題，應用成為互聯(lián)網(wǎng)下一階段發(fā)展的主要問(wèn)題。但物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展現在還不太成熟，還沒(méi)有一個(gè)標準的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，主要呈現出碎片化的業(yè)態(tài)。由于其本來(lái)包含的類(lèi)型就比較多，隨著(zhù)萬(wàn)物互聯(lián)的發(fā)展又為其添加了新的內容——人也將成為系統中的一員，人與機器的關(guān)系將是未來(lái)20年必須要解決和關(guān)注的問(wèn)題，不能將人排除在機器之外解決問(wèn)題，所以，關(guān)于人的意圖、行為和知識的表達也帶來(lái)了新的挑戰，而且人更多地將會(huì )與我們現在談?wù)摰倪吘売嬎銈劝l(fā)生關(guān)系。

此前，物聯(lián)網(wǎng)的傳統發(fā)展模式一直是想將其收集的數據送到云端去處理，但未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的連接數量與現在的互聯(lián)網(wǎng)相比，規模將超過(guò)3個(gè)數量級以上，所以完全靠這種垂直連接實(shí)際上很難實(shí)現，必須要考慮在邊緣級進(jìn)行處理。邊緣級處理就涉及到數據采集、數據存儲和數據表達等問(wèn)題，特別是數據表達將成為一大挑戰；此外，物聯(lián)網(wǎng)的數據類(lèi)型與現在各種互聯(lián)網(wǎng)設備產(chǎn)生的數據類(lèi)型完全不一樣，呈現多維異構、時(shí)空關(guān)聯(lián)等物理特性，如何分配處理任務(wù)以及如何自動(dòng)調整也將是一大挑戰。這些都是邊緣計算需要解決的問(wèn)題，而不是邊緣網(wǎng)絡(luò )能夠解決的問(wèn)題。邊緣計算需要與網(wǎng)絡(luò )互動(dòng)發(fā)展，其最主要的原因就是因為處理的數據將是異構的且具有實(shí)時(shí)要求，特別是嵌入式計算資源嚴重受限，所以才會(huì )出現LiteOS的情況。

未來(lái)，邊緣計算將主要服務(wù)于OT，面向分布式的感知、決策與控制，滿(mǎn)足實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)的需求。在邊緣計算這一端，響應時(shí)間都在百毫秒以?xún)?，同時(shí)數據交互頻率遠遠高于云端，所以其面臨的挑戰更大。如何應對？我們的思路是建立一個(gè)面向邊緣計算端的開(kāi)放平臺，利用互聯(lián)網(wǎng)的開(kāi)源方式解決問(wèn)題，這個(gè)平臺需要解決物聯(lián)網(wǎng)的碎片化問(wèn)題、數據異構問(wèn)題，還要解決互聯(lián)互通也就是互操作問(wèn)題，在OT領(lǐng)域，這實(shí)際上是很困難的事情。

推動(dòng)“人-機-物”三元融合

邊緣計算平臺使得IT和OT兩個(gè)領(lǐng)域的融合有了具體的落實(shí)手段，要實(shí)現這樣的應用，用計算機進(jìn)行處理，不管是邊緣端還是云端都需要模型化，不管是數字模型還是語(yǔ)義模型，都需要模型化。從機器人在工業(yè)領(lǐng)域的應用歷程可以看到，上世紀80年代開(kāi)始，在很多場(chǎng)合機器人替代了人的工作，但此時(shí)人與機器人還不能進(jìn)行協(xié)作；未來(lái)到2020年左右，人與機器人共同存在、共同作業(yè)的方式將大量出現，機器人如何更好地理解人，人與機器人如何更好地交互，這將是未來(lái)必然要解決的問(wèn)題。所以，未來(lái)“人-機-物”三者必然要實(shí)現跨界融合，而融合的核心就是基于服務(wù)模型，在邊緣側既要提供計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )等基礎的服務(wù)，也要提供面向應用的技術(shù)服務(wù)。

要進(jìn)行這樣的工作是十分困難的，特別是關(guān)于“人-機-物”的三元融合，這也是“邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”成立的初衷，大家希望首先能建立起一個(gè)開(kāi)放平臺，以方便整個(gè)業(yè)界共同參與，促進(jìn)ICT和OT行業(yè)的自然聚合，實(shí)現以互聯(lián)網(wǎng)快速迭代的方式來(lái)推動(dòng)邊緣計算的發(fā)展。借助于聯(lián)盟所具有的技術(shù)、標準和測試床，一方面，希望能夠讓邊緣計算技術(shù)在制造業(yè)應用領(lǐng)域取得突破；另一方面，也希望通過(guò)邊緣計算模式的突破，為廣大ICT廠(chǎng)商創(chuàng )造新的業(yè)態(tài)，畢竟邊緣計算也需要載體。

對于這個(gè)聯(lián)盟怎么定位以及未來(lái)如何發(fā)展，為什么是由現有的這6家機構和企業(yè)（華為技術(shù)有限公司、中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國信息通信研究院、英特爾公司、ARM和軟通動(dòng)力信息技術(shù)（集團）有限公司）來(lái)發(fā)起？我們認為，無(wú)論邊緣計算技術(shù)將來(lái)形成什么樣的組合業(yè)態(tài)，無(wú)外乎工業(yè)、制造、傳感、控制、計算、存儲和網(wǎng)絡(luò )的融合，現有的6家發(fā)起單位在上述這些領(lǐng)域都具備較為完整的覆蓋，而且互補性很強，完全滿(mǎn)足邊緣計算未來(lái)在技術(shù)、標準、行業(yè)解決方案等方面發(fā)展的需要?，F在，整個(gè)ICT產(chǎn)業(yè)越來(lái)越重視產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設，這也是OT需要向IT學(xué)習的地方，邊緣計算的發(fā)展不可能僅僅依賴(lài)于一兩家企業(yè)的貢獻，通過(guò)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設吸引更多人參與應該是聯(lián)盟成員共同的目標。

（本文來(lái)源于華為企業(yè)業(yè)務(wù)微信公眾號）

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年增刊《邊緣計算2018專(zhuān)輯》