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云計算/霧計算/邊緣計算/MIST計算,物聯(lián)網(wǎng)算法詳細解析

2019-01-11 10:10 互聯(lián)網(wǎng)

導讀:從物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者的角度來看,經(jīng)常看到對計算更加可用和分布式的需求。當開始將物聯(lián)網(wǎng)與OT和IT系統(tǒng)整合時,面臨的第一個問題是設備發(fā)送到服務器的龐大數(shù)據(jù)量。


從物聯(lián)網(wǎng)從業(yè)者的角度來看,經(jīng)常看到對計算更加可用和分布式的需求。當開始將物聯(lián)網(wǎng)與OT和IT系統(tǒng)整合時,面臨的第一個問題是設備發(fā)送到服務器的龐大數(shù)據(jù)量。 在一個工廠自動化的場景中,可能有數(shù)百個集成的傳感器,這些傳感器每1秒發(fā)送3個數(shù)據(jù)點。大部分的傳感器數(shù)據(jù)在5秒鐘之后就完全沒用了。 數(shù)百個傳感器,多個網(wǎng)關,多個進程,和多個系統(tǒng),需要幾乎在瞬間處理這些數(shù)據(jù)。

大多數(shù)數(shù)據(jù)處理的支持者都支持云模型,即總是應該向云發(fā)送一些東西。 這也是第一種物聯(lián)網(wǎng)計算基礎。



1. 物聯(lián)網(wǎng)的云計算

通過物聯(lián)網(wǎng)和云計算模型,基本上推動和處理你的感官數(shù)據(jù)在云。 你有一個攝入模塊,它可以接收數(shù)據(jù)并存儲在一個數(shù)據(jù)湖(一個非常大的存儲器) ,然后對它進行并行處理(它可以是 Spark,Azure HD Insight,Hive,等等) ,然后使用快節(jié)奏的信息來做決定。

自從開始構建物聯(lián)網(wǎng)解決方案,現(xiàn)在有了許多新的產(chǎn)品和服務,可以非常容易地做到這一點:

可以使用 AWS Kinesis 和 Big data lambda services

可以利用 Azure 的生態(tài)系統(tǒng),讓構建大數(shù)據(jù)能力變得極其容易

或者,可以使用像 Google Cloud 產(chǎn)品這樣的工具如Cloud IoT Core

在物聯(lián)網(wǎng)中面臨的一些挑戰(zhàn)是:

私有平臺的使用者和企業(yè)對于擁有他們的數(shù)據(jù)在谷歌,微軟,亞馬遜等感到不舒服

延遲和網(wǎng)絡中斷問題

增加了存儲成本、數(shù)據(jù)安全性和持久性

通常,大數(shù)據(jù)框架不足以創(chuàng)建一個能夠滿足數(shù)據(jù)需求的大型攝入模塊



2. 面向物聯(lián)網(wǎng)的霧計算

通過霧計算,可以變得更加強大。 霧計算使用的是本地處理單元或計算機,而不是將數(shù)據(jù)一路發(fā)送到云端并等待服務器處理和響應。

4-5年前,還沒有像 Sigfox 和 LoraWAN 那樣的無線解決方案,BLE也沒有mesh或遠程功能。因此,必須使用更昂貴的網(wǎng)絡解決方案,以確保能夠建立一個安全,持久的連接到數(shù)據(jù)處理單元。 這個中心單元是解決方案的核心,很少有專業(yè)的解決方案提供商。

從實施一個霧網(wǎng)絡中可以了解到:

這并不是很簡單,需要知道和理解很多事情。構建軟件,或者說在物聯(lián)網(wǎng)上所做的,是更直接和開放的。 而且,當把網(wǎng)絡當成一道屏障時,它會降低速度。

對于這樣的實現(xiàn),需要一個非常大的團隊和多個供應商。 通常也會面臨供應商的鎖定。

OpenFog是一個由著名業(yè)內人士開發(fā)的專為霧計算架構而設計的開放霧計算框架。 它提供了用例,試驗臺,技術規(guī)格, 還有一個參考體系結構。



3. 物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算

物聯(lián)網(wǎng)是關于捕捉微小的交互作用,并盡可能快地做出反應。 邊緣計算離數(shù)據(jù)源最近,能夠在傳感器區(qū)域應用機器學習。 如果陷入了邊緣和霧計算的討論,應該明白,邊緣計算是所有關于智能傳感器節(jié)點的應用,而霧計算仍然是關于局域網(wǎng)絡,可以為數(shù)據(jù)量大的操作提供計算能力。

像微軟和亞馬遜這樣的行業(yè)巨頭已經(jīng)發(fā)布了 Azure IoT Edge 和 AWS Green Gas,用于提高物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關和傳感器節(jié)點上的機器智能,這些網(wǎng)關和傳感器節(jié)點擁有良好的計算能力。 雖然這些都是非常好的解決方案,可以讓工作變得非常簡單,但是它顯著地改變了從業(yè)者所知道和使用的邊緣計算的含義。

邊緣計算不應該要求機器學習算法在網(wǎng)關上運行來構建智能。 2015年,Alex 在 ECI 會議上談到了嵌入式人工智能在神經(jīng)記憶處理器上的工作:

真正的邊緣計算將發(fā)生在這樣的神經(jīng)元裝置上,它們可以預裝機器學習算法,服務于單一的目的和責任。 那會很棒嗎? 讓我們假設倉庫的結束節(jié)點可以對很少的幾個關鍵字符串執(zhí)行本地 NLP,這些關鍵字符串構成密碼,比如"芝麻開門"!

這種邊緣設備通常有一個類似神經(jīng)網(wǎng)絡的結構,所以當加載一個機器學習算法的時候,基本上就是在里面燃燒了一個神經(jīng)網(wǎng)絡。 但這種燃燒是永久性的,無法逆轉。

有一個全新的嵌入式設備空間,可以在低功率傳感器節(jié)點上促進嵌入式邊緣智能。



4. 物聯(lián)網(wǎng)的 MIST 計算

可以做以下事情來促進物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理和智能化:

基于云計算的模型

基于霧的計算模型

邊緣計算模型

這里有一種計算機類型,它補充了霧和邊緣計算,使它們變得更好,而不需要再等上年。 可以簡單地引入物聯(lián)網(wǎng)設備的網(wǎng)絡功能,分配工作負載,既沒有霧也沒有邊緣計算提供的動態(tài)智能模型。

建立這種模式可以帶來高速的數(shù)據(jù)處理和智能提取的設備,具有256kb 的內存大小和 ~ 100kb / 秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。 對于 Mesh 網(wǎng)絡,肯定會看到這樣一個計算模型的促進者,會有人提出一個更好的基于 MIST 系統(tǒng)的模型,可以很容易地使用它。