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大国对弈:运筹于5G,决胜在边缘计算

作者:张洪海、胡立   来源:FT中文网  已有 364人浏览 字体放大  字体缩小
  中美谈判重启,谈判过程曲折,双方博弈的焦点和对垒的筹码始终离不开5G、数据跨境流动(AIoT的原料)、云计算等高科技领域的技术和市场话题。近日,据悉云计算市场或将通过自贸区试点模式对外开放,这也使得其他利益的对弈焦虑感倍增。作为5G落地部署的直接受益者以及云计算息息相关的“孪生胞弟”边缘计算,也可能卷入其中,但完全不会影响其未来在行业中快速脱颖而出,成为助力国家产业数字化的重要动力。
  伴随中美谈判进程,A股资本市场风云变幻,5G拉动一波主力行情,这波行情快速席卷柔性屏、物联网、智慧城市等概念。边缘计算也毫不例外,在公募基金市场边缘计算概念基金上季度(2019Q1)平均涨幅35.14%,排入Top 10最火概念板块且后劲十足。百度搜索指数显示,近90天边缘计算搜索指数移动端同比增长457%,环比增长178%,其搜索绝对值更是在3月初达到峰值,甚至超过5G。
  5G与边缘计算技术发展和深度融合
  谈5G和边缘计算的内核技术,必须拨开现象看本质,正所谓历史是面镜子,所以往往物质的本质都是蕴藏在其本身的成长路径之中。回顾1G到5G的发展,底层网络基础设施不断经历着一次次革命性的进化。从1G的频分多址(FDMA)模拟调制方式到2G的时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)共存,再到3G中码分多址(CDMA)的彻底引领,标志高速IP的数据网络时代来临,手机上网变成了一件稀松平常的事情。然而,进化仍在继续,4G研发被迅速提上日程,上网速度提高到3G的50倍,实现了三维图像高质量传输。但是面对服务场景的多样化、复杂化、专业化,场景本身对网络的时延、带宽、计算和存储等全维度提出了立体化挑战,遂5G应运而生。据联合国国际电信联盟(ITU)对5G的标准要求,可实现增强型移动宽带(eMBB)、超高可靠低时延通信(URLLC)以及海量机器通信(mMTC)三大应用场景,并给出了高挑战的量化指标定义:峰值吞吐率10Gbps、时延1ms、连接数100万、高速移动性500km/h。可见其以“大容量、大带宽、大连结、低延迟、低功耗”为诉求,不仅实现了跨场景的用户体验,且打开了万物互联应用的“魔法之门”。
  5G在万物互联场景下的各类应用,均难以与终端计算问题分而治之,而边缘计算技术毫无疑问承载了终端计算能力几乎全部。参考边缘计算联盟(ECC)与工业互联网联盟(AII)在 2018 年底发布的白皮书中对边缘计算的定义:连接物理世界与数字世界间的桥梁,边缘计算具有连接性、约束性、分布性、融合性和数据第一入口等基本特点和属性,并拥有显著的“CROSS”(即:连接的海量与异构、业务的实时性、数据的优化、应用的智能性以及安全与隐私保护)价值。从谷歌学术上以边缘计算为关键词的文章数量来看,可以将边缘计算的成长轨迹划分为三大阶段,蓄力期、增长期以及平稳期。
  在蓄力期,1998年Akamai公司提出的CDN网络(即:通过负载均衡、内容分发等模块将用户访问导向距离最近的缓存服务器,从而降低网络拥堵,提升访问响应率)成为边缘计算的雏形,后经历Cloudlet(又被称为“小朵云”)概念,从内容缓存过渡到了功能缓存,强调的是云服务器上功能下行至边缘服务器,边缘计算便开始有了基本形态。此后技术研究员开始关注万物互联服务功能的上行,移动边缘计算(MEC)成为了最具有代表性的一种。在移动边缘计算中,终端设备被认为不具有计算能力,边缘服务器建立在终端与云计算中心之间,同时接近移动终端用户的无线接入网范围,可通过低延时、高带宽等特点提升用户体验,并成为5G发展中的关键技术。随后美国太平洋西北国家实验室的一份内部报告提出,边缘计算既包括了云服务功能的下行,同时也包括了万物互联服务的上行,并且边缘计算终端急需具备计算能力。2015年增长期到来,边缘计算在美国政府、学术界、工业界炙手可热,国内的发展速度也未滞后,华为、中科院、ARM、Intel等在北京成立了边缘计算产业联盟,不断整合资源,加强合作,引导该领域进入“深水区”。2018年后,迎来平稳期,边缘计算被推向了大众,云计算公司、CDN公司、通信运营商、设备厂商、核心研究机构纷纷开始发声,这也导致我们现在看到的资本热潮和流量热潮的汇聚。
  之前两会提出的5G+AIoT概念,更是在5G和边缘计算之间架起了一座有型的桥梁,也标志着“超级智能网络”时代的来临。未来5G部署,辅以AI和IoT的双翼协同,使得连接设备数量激增,边缘侧数据量也同步呈现指数级增长态势。如果这些数据都交由云为核心的管理平台来处理,则会在实时性、敏捷性以及安全隐私上出现问题,但采用终端边缘计算,可就近处理海量数据,各种设备便可实现高效协同,诸多问题迎刃而解。这么看来,5G反过来也推动了边缘计算的发展,两者的发展始终相辅相成。
  5G部署将以边缘计算为触角
  5G结合边缘计算是新一轮科技革命和产业变革的重要驱动力量,事关我国能否抓住新一轮历史性科技革命和产业变革的重大机遇。国家战略从“互联网+”升级至“智能+”,意在进一步帮助传统企业从互联网化转型至数字智能化。5G实现落地部署提供从上至下的助力,整个底层科技环境或将发生较大的基础设施和模式交互的升级,从4G时代的人机交互(人与智能终端交互)到未来的万物互联(智能终端之间的交互)。可以想象以往我们使用手机,每天使用4-8小时,手机终端为物理空间网络产生4-8小时的数据信息,未来终端之间的交互可能是7天24小时,而5G无疑加速了如此海量数据信息的生成和交互效率,数据体量将迎来新一轮大爆发,而产业也会从互联网化走向以数据驱动的智能化。
  相比4G时代,现如今边缘计算市场已拓展至万亿级,云计算公司、CDN公司、通信运营商、设备厂商、核心研究机构纷纷入场,市场出现百家争鸣的局面。在此群雄逐鹿之际,边缘计算对于产业应用的巨大助力已伴随5G的到来初现端倪,未来5G成功部署,可能快速推动行业进入规范化的高速成长期。从另一视角来看,5G部署和商用使得基础设施全面升级、通信网络架构同步调整,更重要的是助力万物互联所带来的智能产业应用将出现“井喷效应”。万物互联之下,边缘计算是实现互联互通的重要连接触角,其基本特质与5G相互呼应且形成彼此协同,在服务产业场景应用时,边缘计算存在诸多优势,可大致总结为两大类:1)分布式和低时延计算、高效率、实时协同保障等优势,可支持自动驾驶、智能制造、智能城市(交通、环保、能源、安全等)、AI行业应用等场景,可实现实时数据处理、分析、反馈,并在终端做出决策指导行动。以智能制造为例,中枢智能机器人在云计算中心负责总体控制,流水线终端协作机器人不断交换、分析数据以实现实时决策,指导流水线上下游其他终端机器人开展协同,以便高效、低时延完成自动化生产流程。未来智能制造的最终目标是实现智能化工厂,机器终端设备均具有自感知能力,独立完成终端计算、数据处理,以及终端设备间数据同步、协同,并做出最优决策,完成复杂流程操作,尽可能减少人工干预。2)边缘计算可协助缓解数据流量压力,减少从设备到云端的数据流量,据统计“边云”协同之下,成本只有单独使用云计算的39%。其高效节能的特质可支撑类似AR/VR、无人机、全景直播、自动驾驶等在终端产生海量、多维、异构数据的场景。以自动驾驶为例,车内外环境需进行实时监控,过程中产生的车联网数据、车主行为数据、道路交通数据等多维动态详细数据信息体量巨大,出于安全性考虑,无人车在道路行驶需要及时针对车内外环境和各维度数据做出实时决策,并指导车辆安全行驶或及时向车主预警风险,最大限度保障行驶安全。
  从产业服务的视角和实际场景落地情况,边缘计算在5G驱动下服务垂直产业和特定场景,离不开与云计算的紧密协同、互相补足。具体来说,云计算偏重全局性、非实时、长周期的大数据处理与分析,而边缘计算适用于局部性、实时、短周期数据的处理与分析,可以说我们正进入了一个“边云协同”的时代。随着5G技术的进一步推动,多元化的应用将促进边缘计算的快速迭代升级,传统数据中心会越来越向边缘侧延伸,边缘侧承担的计算任务也将持续增加,同时与通用服务器相比,边缘计算服务器可面向5G和边缘计算特定场景进行个性化、差异化定制,能耗更低、温度适应性更宽、运维管理更加方便。因此,可以预见技术发展趋势将以云计算为核心的“中心化计算架构”向以边缘计算为核心的“去中心化计算架构”转化。
  贸易战背景下的5G与边缘计算
  中美贸易战背后,资源争夺的根源值得探究,或是科技驱动下的资源增量市场增长乏力,或是存量资源已面临枯竭和无有效替代资源所带来的国家层面的心理危机。在这里我们不如大胆假设而小心求证。
  近年,受限于基础科学理论的长期停滞的大环境,基础科学技术已俨然成为名副其实的“存量市场”,市场蛋糕很难继续做大。幸而基础科学应用仍保持着创新和活力,呈现出百花齐放的姿态,依稀能看到“增量市场”的影子。基础科学技术的角逐始终面临技术壁垒极高的现实,专利、研发资源长时间和持续投入、专业人才的储备和培养等不断提出新挑战。中国5G技术的突破,开始在世界基础科学技术领域崭露头角,也开始分食这块巨大的存量市场蛋糕,这种良性竞争也或多或少给存量市场其他玩家带来压力、不安和焦虑,美国的过激反应显得尤为明显。
  众所周知,在基础科学应用的增量市场,中美早已平分秋色、并驾齐驱,以AI应用为例,AI技术方面,如计算机视觉、语音技术、基础硬件领域中美几乎无差,但AI在垂直行业的应用,也就是基于AI的产业化能力还存在较大差距,但这种差距不在于AI科技能力本身,而是国内产业本身软硬件基础设施落后以及信息化和自动化程度不足而导致的。产业本身的这些基础设施的短板,边缘计算的成熟和出现,某种程度配合5G的落地部署可以助力其有效改善。
  可以预见未来5G成功部署,以AIoT核心技术为动力,万物互联的海量生产数据为原料,边缘计算为终端触角,定能实现驱动各个产业的数字化转型变革和升级迭代,更快速、更安全、更稳健的实现属于中国独有的工业4.0,迎来引领世界的智能制造时代。
  (张洪海系京东数科战略部数据与科技战略顾问; 胡立系前中科院信息工程研究所助理研究员、前百度资深算法工程师,本文仅代表作者本人观点。)
发布时间:2019年04月04日 来源时间:2019年04月04日
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