边缘计算与物联网

许永硕

边缘计算在2017年、2018年被炒作的很热,进入2019年感觉边缘计算的热度有所下降。边缘计算在物联网的框架中非常重要、也非常复杂,边缘计算的完善需要不断探索、不断验证。

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图片发自简书App

借鉴生物学的经验,比如:将手指碰到火,手指缩回的处理的方式,可以类比物联网在边缘计算的处理方式。

这个类比被一个比较有影响力的媒体引用,并没有注明借鉴我的观点,经过沟通后,这个媒体将边缘计算的比喻改为用人处理“眉毛着火”的机制,是边缘计算的处理方式。

眉毛着火与手指遇火的处理方式是不同的。

人的眉毛着火,人处理的机制是什么呢?如果眉毛着火,人是通过挤眉弄眼这样动用眉毛周边的肌肉群来处理,还是用手等灵活的器官帮忙扑火?

眉毛周边的肌肉,在眉毛着火之后,是会有反应,但仅是受痛后的收缩,而不会有灭火的效果。眉毛着火之后,最快的是借助手臂的辅助,利用外力将眉毛的火扑灭。眉毛与手属于不同的脊神经反映群,眉毛着火引起手的反应,必须经过大脑来协同。流程是:眉毛着火反馈到大脑,大脑指挥手处理。

类比与物联网的处理:设备遇到紧急情况,反馈到云计算中心,云计算中心调用其他设备处理。

这种处理方式还是云计算中心为主的控制方式。

手指遇火的处理机制:手指遇火,手指感到疼痛后,手指附近肌肉立即收缩。之后大脑才感觉到疼痛。

物联网的类似处理:设备遇到紧急情况,直接用边缘测的逻辑处理后,上报到云计算中心。

不过说眉毛着火,就不是边缘计算机制也不严谨。眉毛着火也有一种情况是边缘计算的处理机制:就是一个人,天天眉毛都着火,第一天着火,经过大脑控制手来把问题解决了;第二天眉毛又着火,又经过大脑控制手把问题解决了;经过了很多次之后,这个人的大脑就认为,眉毛着火这件事是常态,以后不需要大脑处理,直接将处理的权力交给了脊神经。从此以后,眉毛再着火,就不经过大脑处理,而手直接通过脊神经控制,直接处理。

手指碰到火的模式,属于人低级神经处理系统的非条件反射,这个处理机制是已经存在的。

眉毛着火的模式,正常情况下必须经过高级神经处理的。但如果某些人一定要用眉毛着火来类比边缘计算,那么可以想象这个人经常眉毛着火,最后形成了条件反射,条件反射就不需要通过高级神经处理,属于边缘计算处理机制。

边缘计算的两种机制

类比于生物的非条件反射和条件反射,边缘计算有两种处理机制:

1、固定逻辑的处理方式;

2、人工智能的处理方式。

人的手指遇到火的处理机制,是人在进化过程中,不断进化出来的固有规律:在遇到疼痛时,附近肌肉会收缩。这个反馈在绝大多数的情况下,对人而言是可以避免伤害的。这样就把这个机制固化下来。是固定逻辑的处理方式。

人有很多时候学习的很多处理经验是会固定在低级神经系统。比如我们上学的时候学的广播体操,在学习广播体操的时候,我们是需要动脑去学习,去记忆体操每一节的动作。在学会体操之后,我们每天上学都做一遍操,久而久之,我们做操的时候,就不用动脑筋,到了那个动作的时候,自然而然就能够记住。

这种模式就是人工智能的处理模式:很多处理的决策机制在云计算中心,边缘测的人工智能技术,学习云计算处理的模式,发现每一次云计算的处理模式都是类似的时候,就将决定权下放到边缘测。这种处理模式就是人工智能的处理模式。

未来边缘计算的发展需要循序渐进

物联网技术是经过实践逐步完善的。边缘计算的发展也需要逐步完善。虽然边缘计算未来会复杂,但在实践中,需要根据需求逐步发展功能。

有一些应用,理论已经非常完善,处理逻辑非常清晰,这样的应用,在边缘测处理机制,可以通过写程序的模式固定。

而有一些应用,没有理论支撑,需要通过实践逐步摸索处理机制,这就需要借助云计算的大数据,通过人工智能不断学习处理机制,这个时候就需要人工智能的技术,逐步学习处理机制,逐步由云计算处理,过渡到边缘处理。

边缘计算的发展,首先以解决难题开始切入。当完善之后,要支持不同的模式。

设备的边缘测与云中心控制选择机制

一个设备,可以被边缘测控制,也可以被云计算中心控制,那么在控制这个设备的时候需要解决以下难题:

1、这个设备是单一的被边缘控制(或云中心控制)呢?还是可以被边缘测和云中心两种方式控制?

2、如果选择单一控制,哪种类型的设备适合于用边缘计算控制,哪种类型的设备适合于运中心控制?

3、如果这个设备可以同时被边缘和云中心控制,当边缘和云计算的控制不一致时,这个设备应该优先响应哪种控制?

这些问题,在边缘计算还不成熟的时候,还不突出。当边缘计算普及后,这些问题将会困扰系统的设计者。

还是尝试用人的处理机制,来给边缘计算的发展提供一些参考。

器官的低端神经控制和高端神经控制的选择

我选择心脏、肺和手的控制方式来分别说明。

人能用大脑控制心脏跳动吗?心脏的跳动是不受大脑控制的。

肺是可以接受大脑控制的。比如人可以有意识的控制呼吸频率,可以调整深呼吸、浅呼吸。也可以有意识的憋气。但当你憋气憋很长时间,达到憋气的极限之后,即便大脑仍然控制肺部憋气,但肺部已经不接受大脑的控制,而是选择低端神经的控制。

手在绝大多数的时间是接受大脑控制的。但是在一些极端条件下,手是受低端神经控制:手突然遇到疼痛的刺激【比如手指遇到火】。

可以看到,人接受低端神经与高端神经控制有一个机制:为了保障安全性,多是低端神经控制。而为了保障灵活性,多选择高端神经控制。

而将安全相关的处理机制固化到低端神经中,在遇到安全相关的选择时,优先选择低端神经控制。

对于灵活处理要求高的器官,更多的用高端神经控制。

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图片发自简书App

设备控制的选择机制

根据高端神经和低端神经控制的机制,未来物联网设备的边缘计算和云计算控制机制可以设计成如下机制:

1、与安全相关的处理逻辑,固化到边缘测,属于优先级最高的控制。

2、根据设备重要程度,选择边缘测和云计算控制。比如安全等级最高的设备,选择边缘计算控制。

3、根据设备功能灵活程度,选择边缘测和云计算控制。要求灵活的设备,选择云计算控制。

4、划定一个安全阈值边界,安全达到这个阈值边界后,设备自动由边缘计算固有逻辑处理。

小结

边缘计算完善后,将会面临设备是云计算控制和边缘计算控制的选择难题。借鉴人体处理经验,可以从安全性和灵活性两个维度考虑。安全性高灵活性低的边缘处理;安全性低灵活性高的云计算处理;安全性高灵活性高的以云计算控制为主边缘测监控等级高;安全性低灵活性低的,边缘控制为主,适度增加云计算控制能力。

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