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從亦莊的邊緣計算實踐,看5G時代基礎軟硬件的創新能量

 2023-01-13 17:20  來源: A5專欄   我來投稿 撤稿糾錯

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來源:財新網

地處北京東南的亦莊,半個世紀之前,還是大興區的紅星人民公社。自從1991年北京的唯一一個國家級經濟開發區落戶于此之后,30年間,亦莊新城“長大”了約60倍,從3.8平方公里起步到如今的225平方公里規劃范圍。亦莊新城,不僅躍升成高精尖產業發展的主陣地,更日益衍變為北京展示科技商業實力的國際化窗口。

在亦莊工作的打工人,可以用新石器無人車買到熱氣騰騰的早餐,下班可以用蘿卜快跑app叫來百度的無人出租車,早些年的科幻成為了生活中的現實,這是亦莊給與的生活幸福感。尤其是,今年4月,亦莊高級別自動駕駛示范區先后頒發了中國首批主駕無人的RoboTaxi上路牌照和北京市智能網聯客運巴士測試牌照,亦莊成為了中國探索無人駕駛十分友好的地方。

這源于近兩年來亦莊示范區在統籌“車、路、云、網、圖”五大要素方面推進的工作,通過對車路協同視頻、雷達、信號控制數據進行邊緣側計算,結合地圖數據進行多源數據融合,核心交通參數檢測精度大于97%,從而在車路協同建設上打下了良好的基礎,為無人駕駛的實現打造了基礎設施的保障。

業內普遍認為,“感知、計算和反饋”是無人駕駛技術能否落地的三大關鍵點。實現車輛的安全自動駕駛需要在高清地圖、定位和環境感知中處理大量數據,且要在關鍵的幾毫秒內完成。如果將車感知到的所有信息都傳輸到云端處理,即便走上5G信息高速公路,實現了100毫秒以上的時延,也完全無法讓無人車達到能夠媲美司機的程度。因此,通過車、路側邊緣計算,智能精確地減少自動駕駛在感知、定位、導航、強化交互方面的數據,并實現邊緣側的計算,從而使自動駕駛系統縮短延遲,以能應對不斷實時變化的交通路況。

邊緣計算,通過直接部署在網絡的接入端,成為對數據進行分布式處理和即時處理的主力軍,減少數據傳輸所消耗的時間,其平臺分布式特征還能夠很好地解決海量數據處理及海量終端連接的問題。作為數字化時代技術的其中一個“超級力量”,邊緣計算以其特有的技術優勢,正在成為真正支持萬物智能化的關鍵點。

邊緣計算:5G應用揚帆的催化劑

“4G改變生活,5G改變社會。”如果說1G到4G解決的主要是人與人之間的通信,而5G則側重解決人與物、物與物之間的通信,實現真正的“萬物互聯”。從2017年5G首次被寫入工作報告到2018年底的經濟工作會議,5G、人工智能、工業互聯網、物聯網被定義為“新型基礎設施建設”,并列為2019年重點工作任務之一。目前,我國5G基站數量占全球70%以上,是全球規模最大、技術最先進的5G獨立組網網絡,全國所有地級市城區、超過97%的縣城城區和40%的鄉鎮鎮區實現了5G網絡覆蓋。

5G不僅是通信技術領域的一次重大變革,更是一次產業跨界融合的拓展,將實現由人與人之間的通信擴展到萬物互聯。5G應用場景不再僅僅局限于手機,更多面向VR/AR、車聯網、無人駕駛、工業互聯網、智能家居、智慧城市等應用場景,實現由個人應用向行業應用的轉變,也是推動中國制造業高質量發展的一個重要抓手。

在這個過程中,5G的B端應用催生了邊緣計算的快速發展,邊緣計算又構成了5G應用規模發展的關鍵,邊緣計算是5G和行業應用的橋梁,也是二者的催化劑。例如,自動駕駛汽車將依靠邊緣進行導航,零售商店的銷售點終端將利用邊緣來捕獲和分析數據,工廠的生產制造現場將利用邊緣來進行數據的即時處理。

邊緣計算可以彌補云計算在架構上的諸多不足,主要體現在四個方面:第一,算力。線性增長的集中式云計算能力無法匹配爆炸式增長的海量邊緣數據。第二,帶寬。傳輸帶寬負載急劇增加造成較長的網絡延遲,難以滿足控制類數據及實時/準實時流式數據傳輸需求。第三,安全。邊緣計算有助于隔離邊緣應用和云端的系統性風險。第四,能耗。邊緣設備傳輸數據與云平臺之間的數據傳輸消耗大量電能,邊緣計算通過減少不必要的傳輸節約了能源。

據分析公司IDC在報告《數據時代2025》中的預測,到2025年,屬于數據分析的全球數據總量將增長至原來的50倍,達到5.2ZB。其中,四分之三都將在集中式的數據中心之外產生、計算。數據的激增對網絡和算力提出了更高要求,在靠近數據產生的網絡邊緣提供數據處理的能力和服務,將是推動ICT產業發展的下一個重要驅動力。尤其在5G應用規?;l展的當下,邊緣應用場景激增,邊緣計算正改變著各行各業。

邊緣計算為企業和服務提供商提供了解鎖數據價值的新機遇,但也存在一定的挑戰,其中關鍵的挑戰是先確定需要在邊緣執行的功能。由于邊緣硬件相對不如云端的處理能力強大,為了最大程度地發揮最佳性能,必須將邊緣定位在特定功能的戰略端點,并且這些通常位于遠程位置的邊緣設備,必須具有在最少干預下運行的能力。

軟硬協同,釋放邊緣數據價值

如果能夠將邊緣計算的計算存儲能力直接下沉到設備邊緣,在設備端直接對數據進行處理,分析結果就可以直接用于指導現場設備的生產制造。這樣的技術方案,可以解決越來越多的企業機構面臨著的延遲、帶寬、安全性和連接性等數據處理方面的現實挑戰。

英特爾以其非常豐富的技術與完善的生態,推出了相關的軟硬件產品,推動著網絡軟件化、IT技術軟件化,推動和加速著邊緣計算或智能邊緣的實現。2022年2月28日,英特爾在巴塞羅那世界移動通信大會上發布了一系列關于邊緣計算和軟件定義網絡的成果:為邊緣計算設計的英特爾® 至強® D系列處理器;經過強化升級的新版OpenVINO套件。

以新一代英特爾® 至強® D系列處理器為例,它專為密度更高、尺寸受限、堅固耐用的邊緣設備而設計。目前,英特爾正在試樣這些處理器,并與廣大客戶及合作伙伴展開合作,其中包括與思科一起開發網絡產品、與超微電腦一起開發基于FlexRAN的vRAN解決方案,以及與樂天移動一起開發下一代RAN產品,以滿足對更高容量的需求。同時,再疊加OpenVINO工具套件,幫助數十萬開發者大幅提升AI推理性能,并將該套件的應用從邊緣計算擴展到企業和客戶端。

中國移動5G遠程醫療,基于英特爾® 至強® 可擴展處理器和GPU,推出5G云網融合的整體解決方案設計,打造多網融合、原生安全、云網協同以及廣域互聯的一張網,幫助醫院實現遠程超聲、遠程會診、5G應急救援等,并通過遠程操作微型機器人進行遠程手術,以技術的力量推進分級診療,擴大優質醫療資源的患者可及范圍。

在浙江舟山的綠城如心未來小鎮,中國電信天翼云、浙江電信與英特爾聯合提供的5G邊緣一體機方案使快速的龐大數量老舊社區改造成為了可能。邊緣一體機istack是基于超融合技術的軟硬一體化解決方案,提供一個與天翼云互通的、完整的5G專網產品,實現云網融合、云邊協同、云原生部署,真正實現了一朵社區云、一張社區網。邊緣一體機本身預集成了很多標準功能,“就像電腦一體機一樣”,在現場無需再進行繁瑣的安裝,可以即插即用,大大節省了時間和成本,為快速完成這樣龐大數量的老舊社區改造目標提供了便捷的科技手段。作為浙江綜合信息服務運營商的主力軍,浙江電信目前在浙江省社區數字化升級項目中發揮了重要作用。“我們希望讓居民們能夠觸手可及地獲得數字化帶來的便利,實現未來社區九大場景。”而這一切都不再是夢想。

在甘肅隴南,擁有英特爾® 至強® 加持的智能蜂箱,其邊緣計算能力可以將實時監測與遠程監控、產品安全溯源、遠程培訓、互動交流、遠程疫病診療、蜜源分布統計、養蜂求助救援等功能融為一體,不僅降低人工成本和能源消耗,更增加了蜂蜜產量,增加客戶信任度和產品可追溯性。

而對于英特爾來說,發揮作用的空間不僅在硬件。Smart Edge是為了方便開發人員能夠在邊緣層協作各種功能而推出的商用軟件,其設計適用于本地部署(on-premise)的用例,比如專用網絡和通用CPE,可以輕松地在任何類型的基礎網絡設施上進行部署和管理。這些能力讓邊緣計算平臺上的軟件系統開發、迭代及部署與云計算相比更加快捷,從而大幅提升業務面市速度。

5G、AI和邊緣計算將相互補充,共同賦能于智慧教育、智慧工業、智慧城市、智慧零售、智慧場館、車聯網等創新應用。英特爾技術通過軟硬件和平臺嵌入到5G-AI-邊緣計算價值鏈中,攜手產業伙伴通過眾多案例推動5G-AI-邊緣計算成為現實。

攜手創新,賦能多元場景應用

建設現代化產業體系,堅持把發展經濟的著力點放在實體經濟上,推進新型工業化,加快建設制造強國、質量強國、航天強國、交通強國、網絡強國、數字中國。

數字中國、網絡強國目標的提出已有經年,歷經數年,大數據、云計算、5G、AI、物聯網等新技術新應用逐漸推開,我國數字經濟規模躍居全球第二。未來五年是全面建設社會主義現代化國家開局起步的關鍵時期。接下來,如何推動數字技術和網絡技術更廣泛地應用于實體經濟,實現制造強國、網絡強國和數字中國的加快建設,是新技術的重要發力點。

以5G應用為例,“5G+工業互聯網”在建項目已經超過1800個,廣泛應用到鋼鐵、機械、交通、能源等40多個國民經濟重點行業,形成了遠程設備操控、機器視覺質檢、生產能效管控等典型應用場景。同時,邊緣計算發展進入快車道,邊緣計算與工業物聯網(IoT)設備相結合,形成智慧供應鏈。邊緣計算還可以增強和擴展無人設備的性能,使得邊緣計算不再是一種可有可無的選擇,而是不可或缺。

從PC時代到移動時代再到IOT時代,數據類型也從結構化數據、圖形數據發展到多媒體數據,再到描述AI的元數據。在AI應用中,數據不僅僅被簡單的存儲、傳輸,其價值也需要深度挖掘。這就要求數據必須靠近信息源,進行本地化的智能分析與預處理。IDC數據顯示,預計2025年約75%的數據在邊緣產生,并在邊緣處理,大量數據的產生對于邊緣算力要求不斷提升。

對此,英特爾中國研究院院長宋繼強給出了這樣的判定:“新型終端設備的數據產生要做預處理和消化,消化指的是做一些過濾,哪些往后臺傳、哪些要處理,哪些處理完要傳到前端設備,這個過程必須在邊緣側完成??梢哉f,邊緣計算非常重要,是真正支持萬物智能化的關鍵點。”

目前,英特爾聯合電信運營商、云運營商以及行業合作伙伴,基于英特爾Smart edge

Open構建網絡邊緣及用戶現場級邊緣計算平臺,提供端到端的行業解決方案。在這個過程中,FPGA、存儲、安全解決方案和優化軟件,對于確保云到端的兼容性、互操作性以及實現更高速度和更低時延的優化同樣十分重要。

創新鏈和產業鏈深度融合,深化數智社會轉型

如果說5G意味著世界進入了萬物互聯的時代,那么5.5G則是5G網絡的持續演進,也可以說是5G的加強版,在5G和6G中間起著過渡作用。5.5G能利用100GHz的超高頻段來獲得10倍的速度提升,并增強感知和大帶寬低時延能力,助力5G走向更高階段。面向2025年的5.5G將提供泛在萬兆體驗和千億聯接能力,對邊緣計算解決方案的需求也日益增加,以持續深化數智社會轉型。

一個新的時代正在到來,為實現創新鏈和產業鏈更為深度的融合,越來越多的客戶利用英特爾產品構建邊緣計算解決方案、5G基礎設施以及部署在邊緣的企業網絡產品,賦能廣泛的場景應用。這些解決方案基于英特爾® 至強® 、英特爾® 酷睿™ 、英特爾凌動® 、FPGA、GPU和網絡芯片產品組合而打造,同時采用了開放的容器化軟件框架,如Smart Edge、用于人工智能推理的OpenVINO工具包和基礎架構程序員開發套件(IPDK)。

英特爾智能邊緣解決方案正在以經濟實惠的方式加快和簡化邊緣網絡部署,并通過網絡優化的計算、自定義加速和云原生工具為5G、5.5G更為廣泛的應用做好準備。未來,英特爾也將繼續打造邊緣計算生態,為千行百業數字化轉型提供堅實基礎,為助力網絡強國、數字中國和制造強國提供技術抓手。

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