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从亦庄的边缘计算实践,看5G时代基础软硬件的创新能量

智能相对论 2023-01-13 阅读: 6,704 次

来源:财新网

地处北京东南的亦庄,半个世纪之前,还是大兴区的红星人民公社。自从1991年北京的唯一一个国家级经济开发区落户于此之后,30年间,亦庄新城“长大”了约60倍,从3.8平方公里起步到如今的225平方公里规划范围。亦庄新城,不仅跃升成高精尖产业发展的主阵地,更日益衍变为北京展示科技商业实力的国际化窗口。

在亦庄工作的打工人,可以用新石器无人车买到热气腾腾的早餐,下班可以用萝卜快跑app叫来百度的无人出租车,早些年的科幻成为了生活中的现实,这是亦庄给与的生活幸福感。尤其是,今年4月,亦庄高级别自动驾驶示范区先后颁发了中国首批主驾无人的RoboTaxi上路牌照和北京市智能网联客运巴士测试牌照,亦庄成为了中国探索无人驾驶十分友好的地方。

这源于近两年来亦庄示范区在统筹“车、路、云、网、图”五大要素方面推进的工作,通过对车路协同视频、雷达、信号控制数据进行边缘侧计算,结合地图数据进行多源数据融合,核心交通参数检测精度大于97%,从而在车路协同建设上打下了良好的基础,为无人驾驶的实现打造了基础设施的保障。

业内普遍认为,“感知、计算和反馈”是无人驾驶技术能否落地的三大关键点。实现车辆的安全自动驾驶需要在高清地图、定位和环境感知中处理大量数据,且要在关键的几毫秒内完成。如果将车感知到的所有信息都传输到云端处理,即便走上5G信息高速公路,实现了100毫秒以上的时延,也完全无法让无人车达到能够媲美司机的程度。因此,通过车、路侧边缘计算,智能精确地减少自动驾驶在感知、定位、导航、强化交互方面的数据,并实现边缘侧的计算,从而使自动驾驶系统缩短延迟,以能应对不断实时变化的交通路况。

边缘计算,通过直接部署在网络的接入端,成为对数据进行分布式处理和即时处理的主力军,减少数据传输所消耗的时间,其平台分布式特征还能够很好地解决海量数据处理及海量终端连接的问题。作为数字化时代技术的其中一个“超级力量”,边缘计算以其特有的技术优势,正在成为真正支持万物智能化的关键点。

边缘计算:5G应用扬帆的催化剂

“4G改变生活,5G改变社会。”如果说1G到4G解决的主要是人与人之间的通信,而5G则侧重解决人与物、物与物之间的通信,实现真正的“万物互联”。从2017年5G首次被写入工作报告到2018年底的经济工作会议,5G、人工智能、工业互联网、物联网被定义为“新型基础设施建设”,并列为2019年重点工作任务之一。目前,我国5G基站数量占全球70%以上,是全球规模最大、技术最先进的5G独立组网网络,全国所有地级市城区、超过97%的县城城区和40%的乡镇镇区实现了5G网络覆盖。

5G不仅是通信技术领域的一次重大变革,更是一次产业跨界融合的拓展,将实现由人与人之间的通信扩展到万物互联。5G应用场景不再仅仅局限于手机,更多面向VR/AR、车联网、无人驾驶、工业互联网、智能家居、智慧城市等应用场景,实现由个人应用向行业应用的转变,也是推动中国制造业高质量发展的一个重要抓手。

在这个过程中,5G的B端应用催生了边缘计算的快速发展,边缘计算又构成了5G应用规模发展的关键,边缘计算是5G和行业应用的桥梁,也是二者的催化剂。例如,自动驾驶汽车将依靠边缘进行导航,零售商店的销售点终端将利用边缘来捕获和分析数据,工厂的生产制造现场将利用边缘来进行数据的即时处理。

边缘计算可以弥补云计算在架构上的诸多不足,主要体现在四个方面:第一,算力。线性增长的集中式云计算能力无法匹配爆炸式增长的海量边缘数据。第二,带宽。传输带宽负载急剧增加造成较长的网络延迟,难以满足控制类数据及实时/准实时流式数据传输需求。第三,安全。边缘计算有助于隔离边缘应用和云端的系统性风险。第四,能耗。边缘设备传输数据与云平台之间的数据传输消耗大量电能,边缘计算通过减少不必要的传输节约了能源。

据分析公司IDC在报告《数据时代2025》中的预测,到2025年,属于数据分析的全球数据总量将增长至原来的50倍,达到5.2ZB。其中,四分之三都将在集中式的数据中心之外产生、计算。数据的激增对网络和算力提出了更高要求,在靠近数据产生的网络边缘提供数据处理的能力和服务,将是推动ICT产业发展的下一个重要驱动力。尤其在5G应用规模化发展的当下,边缘应用场景激增,边缘计算正改变着各行各业。

边缘计算为企业和服务提供商提供了解锁数据价值的新机遇,但也存在一定的挑战,其中关键的挑战是先确定需要在边缘执行的功能。由于边缘硬件相对不如云端的处理能力强大,为了最大程度地发挥最佳性能,必须将边缘定位在特定功能的战略端点,并且这些通常位于远程位置的边缘设备,必须具有在最少干预下运行的能力。

软硬协同,释放边缘数据价值

如果能够将边缘计算的计算存储能力直接下沉到设备边缘,在设备端直接对数据进行处理,分析结果就可以直接用于指导现场设备的生产制造。这样的技术方案,可以解决越来越多的企业机构面临着的延迟、带宽、安全性和连接性等数据处理方面的现实挑战。

英特尔以其非常丰富的技术与完善的生态,推出了相关的软硬件产品,推动着网络软件化、IT技术软件化,推动和加速着边缘计算或智能边缘的实现。2022年2月28日,英特尔在巴塞罗那世界移动通信大会上发布了一系列关于边缘计算和软件定义网络的成果:为边缘计算设计的英特尔® 至强® D系列处理器;经过强化升级的新版OpenVINO套件。

以新一代英特尔® 至强® D系列处理器为例,它专为密度更高、尺寸受限、坚固耐用的边缘设备而设计。目前,英特尔正在试样这些处理器,并与广大客户及合作伙伴展开合作,其中包括与思科一起开发网络产品、与超微电脑一起开发基于FlexRAN的vRAN解决方案,以及与乐天移动一起开发下一代RAN产品,以满足对更高容量的需求。同时,再叠加OpenVINO工具套件,帮助数十万开发者大幅提升AI推理性能,并将该套件的应用从边缘计算扩展到企业和客户端。

中国移动5G远程医疗,基于英特尔® 至强® 可扩展处理器和GPU,推出5G云网融合的整体解决方案设计,打造多网融合、原生安全、云网协同以及广域互联的一张网,帮助医院实现远程超声、远程会诊、5G应急救援等,并通过远程操作微型机器人进行远程手术,以技术的力量推进分级诊疗,扩大优质医疗资源的患者可及范围。

在浙江舟山的绿城如心未来小镇,中国电信天翼云、浙江电信与英特尔联合提供的5G边缘一体机方案使快速的庞大数量老旧社区改造成为了可能。边缘一体机istack是基于超融合技术的软硬一体化解决方案,提供一个与天翼云互通的、完整的5G专网产品,实现云网融合、云边协同、云原生部署,真正实现了一朵社区云、一张社区网。边缘一体机本身预集成了很多标准功能,“就像电脑一体机一样”,在现场无需再进行繁琐的安装,可以即插即用,大大节省了时间和成本,为快速完成这样庞大数量的老旧社区改造目标提供了便捷的科技手段。作为浙江综合信息服务运营商的主力军,浙江电信目前在浙江省社区数字化升级项目中发挥了重要作用。“我们希望让居民们能够触手可及地获得数字化带来的便利,实现未来社区九大场景。”而这一切都不再是梦想。

在甘肃陇南,拥有英特尔® 至强® 加持的智能蜂箱,其边缘计算能力可以将实时监测与远程监控、产品安全溯源、远程培训、互动交流、远程疫病诊疗、蜜源分布统计、养蜂求助救援等功能融为一体,不仅降低人工成本和能源消耗,更增加了蜂蜜产量,增加客户信任度和产品可追溯性。

而对于英特尔来说,发挥作用的空间不仅在硬件。Smart Edge是为了方便开发人员能够在边缘层协作各种功能而推出的商用软件,其设计适用于本地部署(on-premise)的用例,比如专用网络和通用CPE,可以轻松地在任何类型的基础网络设施上进行部署和管理。这些能力让边缘计算平台上的软件系统开发、迭代及部署与云计算相比更加快捷,从而大幅提升业务面市速度。

5G、AI和边缘计算将相互补充,共同赋能于智慧教育、智慧工业、智慧城市、智慧零售、智慧场馆、车联网等创新应用。英特尔技术通过软硬件和平台嵌入到5G-AI-边缘计算价值链中,携手产业伙伴通过众多案例推动5G-AI-边缘计算成为现实。

携手创新,赋能多元场景应用

建设现代化产业体系,坚持把发展经济的着力点放在实体经济上,推进新型工业化,加快建设制造强国、质量强国、航天强国、交通强国、网络强国、数字中国。

数字中国、网络强国目标的提出已有经年,历经数年,大数据、云计算、5G、AI、物联网等新技术新应用逐渐推开,我国数字经济规模跃居全球第二。未来五年是全面建设社会主义现代化国家开局起步的关键时期。接下来,如何推动数字技术和网络技术更广泛地应用于实体经济,实现制造强国、网络强国和数字中国的加快建设,是新技术的重要发力点。

以5G应用为例,“5G+工业互联网”在建项目已经超过1800个,广泛应用到钢铁、机械、交通、能源等40多个国民经济重点行业,形成了远程设备操控、机器视觉质检、生产能效管控等典型应用场景。同时,边缘计算发展进入快车道,边缘计算与工业物联网(IoT)设备相结合,形成智慧供应链。边缘计算还可以增强和扩展无人设备的性能,使得边缘计算不再是一种可有可无的选择,而是不可或缺。

从PC时代到移动时代再到IOT时代,数据类型也从结构化数据、图形数据发展到多媒体数据,再到描述AI的元数据。在AI应用中,数据不仅仅被简单的存储、传输,其价值也需要深度挖掘。这就要求数据必须靠近信息源,进行本地化的智能分析与预处理。IDC数据显示,预计2025年约75%的数据在边缘产生,并在边缘处理,大量数据的产生对于边缘算力要求不断提升。

对此,英特尔中国研究院院长宋继强给出了这样的判定:“新型终端设备的数据产生要做预处理和消化,消化指的是做一些过滤,哪些往后台传、哪些要处理,哪些处理完要传到前端设备,这个过程必须在边缘侧完成。可以说,边缘计算非常重要,是真正支持万物智能化的关键点。”

目前,英特尔联合电信运营商、云运营商以及行业合作伙伴,基于英特尔Smart edge

Open构建网络边缘及用户现场级边缘计算平台,提供端到端的行业解决方案。在这个过程中,FPGA、存储、安全解决方案和优化软件,对于确保云到端的兼容性、互操作性以及实现更高速度和更低时延的优化同样十分重要。

创新链和产业链深度融合,深化数智社会转型

如果说5G意味着世界进入了万物互联的时代,那么5.5G则是5G网络的持续演进,也可以说是5G的加强版,在5G和6G中间起着过渡作用。5.5G能利用100GHz的超高频段来获得10倍的速度提升,并增强感知和大带宽低时延能力,助力5G走向更高阶段。面向2025年的5.5G将提供泛在万兆体验和千亿联接能力,对边缘计算解决方案的需求也日益增加,以持续深化数智社会转型。

一个新的时代正在到来,为实现创新链和产业链更为深度的融合,越来越多的客户利用英特尔产品构建边缘计算解决方案、5G基础设施以及部署在边缘的企业网络产品,赋能广泛的场景应用。这些解决方案基于英特尔® 至强® 、英特尔® 酷睿™ 、英特尔凌动® 、FPGA、GPU和网络芯片产品组合而打造,同时采用了开放的容器化软件框架,如Smart Edge、用于人工智能推理的OpenVINO工具包和基础架构程序员开发套件(IPDK)。

英特尔智能边缘解决方案正在以经济实惠的方式加快和简化边缘网络部署,并通过网络优化的计算、自定义加速和云原生工具为5G、5.5G更为广泛的应用做好准备。未来,英特尔也将继续打造边缘计算生态,为千行百业数字化转型提供坚实基础,为助力网络强国、数字中国和制造强国提供技术抓手。

 

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