边缘计算2021年展望

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AI质检平台

最近看了一个腾讯工业AI质检平台的案例,也是边缘计算的一个典型应用场景。这家客户是做液晶面板的,他们平时在液晶面板生产出来以后,需要在一个小黑屋里,找一个眼神比较好的人来看一下这些面板有没有故障。久而久之,工人的眼睛也开始变得不好,另外人力也是很大的开销。

于是我们给他们设计了一个方案:我们通过照相机(理解为传感器的角色),把液晶面板拍下来,拍完之后再把相片交给行业专家,由他在照片上打标注,把觉得有坏点的地方圈出来,最后我们把这些相片作为人工标注的训练集,上传到工业云上做训练。

这个案例依靠了云上的算力,使用到腾讯云Ti-ONE智能钛机器学习平台的服务,基于训练集做训练,产生一个比较好的推理模型部署到客户机房,这样使得整个流程变成了传感器+推理模型代理人力来做质检。

下图展示了比较完整的流程架构,整个流程主要分为三个部分,第一部分是训练平台,主要是使用腾讯云Ti-ONE的能力,Ti-ONE上面有海量的算法模型,云上提供有无限的算力,因为训练会持续很久,每次训练通常都需要训练一个星期,所以需要很强的算力。

在训练平台上主要是用专家打标的训练集来做训练,训练出来之后接着跑推理服务。推理服务主要是跑在Ti-EMS上面,Ti-EMS的计算量相对来说并不需要那么大,所以Ti-EMS可以部署到工业云或者一体机上,这取决于客户愿意承担多少成本来购买设备和服务到边缘层。推理服务部署到边缘之后,客户每次做流水线质检的时候,质检的逻辑在机房内就可以完成,或者到离它最近的区域节点做完整的推理服务。

调度系统主要是做任务编排,一般生产企业会有很多生产线,每个生产线的产品都不同,调度系统就是用来触发调度的行为,支持把不同生产线和不同的算法模型做绑定或做流程拖拽式的流程编排工作。

2021年边缘计算展望

云边两极分化的AI应用场景

从上面腾讯工业的例子看,云边分工明确,设备差异化大。云负责训练,训练对算力要求较高;边负责推理,对算力要求较低,边端更重视可移动性,投资成本,响应及时。

边缘计算包括跨越广泛位置和条件并支持各种用例的系统组合。比如一个用例可能需要用于AI(人工智能)的高性能GPU,但另一个用例可能需要低功耗以延长电池寿命。设备的位置(例如,微边缘数据中心或壁挂式工业机柜)对硬件施加了不同的约束。所有这些因素导致了广泛的边缘硬件,这些硬件将在2021年继续多样化。

第四次工业革命的关键推动力

物联网(IoT)的广泛部署,作为云计算的自然扩展,边缘云结构被越来越多地视为“第四次工业革命”的关键推动力。

芯片选型的发展

随着边缘部署规模的扩大和新芯片选项的出现,如SmartNIC(智能网络接口卡),FPGA(现场可编程门阵列)和DPU(数据处理单元)之类的加速选项旨在提高人工智能的性价比。

支持更小设备

新一代功能强大的低功耗设备可以运行完整的操作系统,并能够支持现代应用程序环境。例如,最新一代的Raspberry Pi的计算模块具有一个可用的PCIe(PCI Express)通道,该通道支持SSD存储,并且现在已经对Ubuntu服务器Linux版本以及MicroK8s Kubernetes环境提供了操作系统支持。

基于ARM的设备集群可以使用k3s创建有效的低功耗服务器环境。使用PoE(以太网供电)连接供电的设备可以快速部署。准备好的镜像可以快速进行配置和部署,并根据需要下载Helm图表和容器。

开源项目

开源项目使组织能够加快边缘应用程序的采用和部署。这些社区还促进了整个行业的标准化,在降低供应商锁定风险的同时,加快了创新步伐。

无服务器和功能作为服务(FAAS)平台

无服务器和功能作为服务(FAAS)平台是特别良好适合于运行短暂的边缘计算工作负荷。另外,由于边缘资源比核心资源要昂贵(由于较高的运营成本和较高的价格弹性),因此无服务器功能可以提供降低边缘服务的总投资成本的方法,因为它们可以根据需要进行部署,然后迅速解散。

有线网络是云边的主流

虽然将出现一部分需要5G连接的边缘用例,但主流边缘应用并不需要5G。许多企业边缘应用都利用有线网络,而4G-LTE及其变体LTE-M和NB-IoT(窄带IoT)足以满足当前大多数无线连接的需求。

5G是边缘计算的用例

5G仍处于起步阶段,但在全球许多市场中,其发展势头都非常强劲。 5G与边缘计算有关的最有趣的方面之一是5G本身就是边缘计算的用例。支持5G的虚拟网络功能需要高度分散的数据中心基础架构,该架构允许将白盒服务器放置在无线电头端的几毫秒内,以支持虚拟BBU(基带单元)功能。这些相同的数据中心(通常是微模块化数据中心)可以容纳足够的服务器容量,不仅可以运行5G网络,还可以运行可以在同一5G网络上的边缘交付应用程序的云服务。这种部署模式具有改变5G网络基础设施经济性的潜力,因为这些设施可以执行双重职责,运行5G网络以及托管位于其之上的应用程序和服务。


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