Καθώς όλα μικραίνουν οι ηλεκτρονικοί εγκέφαλοι μπορούν να ενσωματωθούν σε κάθε ψηφιακή συσκευή, ακόμα και αν αυτή έχει μέγεθος μερικών εκατοστών. Αυτή η ψηφιακή αποκέντρωση αναμένεται να έχει σημαντικά οφέλη, τόσο στην ταχύτητα λήψης αποφάσεων, όσο και στην ενέργεια που δαπανάται για την ανάλυση των δεδομένων.

Σε λιγότερο από 7 χρόνια, η αγορά της αρχιτεκτονικής edge computing θα έχει φτάσει στα 800 δισεκατομμύρια δολάρια. Αυτό ισχυρίζεται ο συνασπισμός LF Edge, ο οποίος έχει μέλη αρκετά ηχηρά ονόματα, όπως οι AT&Τ, Baidu, Dell, Ericsson, HP, Intel, IBM, Huawei και Samsung. Στόχος του οργανισμού είναι η δημιουργία ενός πλαισίου ανοιχτών προτύπων για την ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής Edge. O οργανισμός, βασιζόμενος σε μελέτη που εκπόνησε με τίτλο “Stage of the Edge 2021”, θεωρεί ότι η πανδημία λειτούργησε ως καταλύτης για την ανάπτυξη της νέας αρχιτεκτονικής, η οποία φιλοδοξεί να συνδιαμορφώσει ριζικά τεχνολογίες, όπως η ανάλυση δεδομένων και η τεχνητή νοημοσύνη.

Η αρχιτεκτονική edge, είναι μια από τις υλοποιήσεις του distributed computing και σκοπός της είναι να φέρει τους υπολογισμούς και την αποθήκευση των δεδομένων πιο κοντά στις πηγές δημιουργίας τους. Η τεχνολογία IoT είναι πρακτικά μια έκφανση, αλλά και παράλληλα ένα θεμέλιο στην υλοποίηση edge αρχιτεκτονικής. Όπως συμβαίνει τα τελευταία χρόνια σε όλο σχεδόν το φάσμα της πληροφορικής, με εξαίρεση τους κβαντικούς υπολογιστές, η αρχιτεκτονική edge computing είναι το remake ενός “σεναρίου” που δημιουργήθηκε για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1990, προκειμένου να διευκολύνει την πρόσβαση σε web και video περιεχόμενο σε edge servers που είχαν υλοποιηθεί κοντά στους τελικούς χρήστες.
(Πηγή: Wikipedia).

Γιατί edge computing τώρα;
Όλοι οι δρόμοι που χαράζουν οι νέες τεχνολογίες φαίνεται να συγκλίνουν, οδηγώντας στην 4η βιομηχανική επανάσταση. Υπό αυτήν την προοπτική, το edge computing φαίνεται να είναι μια ακόμα από αυτές τις διαδρομές με εφαρμογή σε αυτήν τη φάση στις υλοποιήσεις έργων Internet of Things.
Βάζοντας την εικόνα σε ένα μεγεθυντικό φακό μπορούμε να διακρίνουμε κάποιες σημαντικές λεπτομέρειες. Καταρχήν, η σμίκρυνση των ημιαγωγών σε συνδυασμό με την αντιστρόφως ανάλογη αύξηση των επιδόσεων τους, μας επιτρέπουν πλέον να τοποθετήσουμε μικροεπεξεργαστές και μικρο – αποθηκευτικούς χώρους σχεδόν παντού. Αυτό σημαίνει ότι οι παθητικοί αισθητήρες των προηγούμενων δεκαετιών είναι πλέον εφικτό να μετατραπούν σε μικροϋπολογιστές, αποφορτίζοντας τις κεντρικές μονάδες επεξεργασίας, κάνοντας ένα πρώτο φιλτράρισμα της πληροφορίας.

Ανατρέχοντας σε ένα άρθρο που δημοσιεύτηκε τον Νοέμβριο του 2020 στο Science Daily, διαβάζουμε ότι ερευνητές του Πανεπιστημίου της Οκινάβα ανακάλυψαν ότι τα χταπόδια έχουν μικρο-εγκεφάλους σε κάθε πλοκάμι, οι οποίοι σκέπτονται ανεξάρτητα από τον κεντρικό εγκέφαλο, λαμβάνοντας επίσης αποφάσεις σε περιορισμένο εύρος. Με αυτόν τον τρόπο, εκτός από ταχύτερη λήψη αποφάσεων, το χταπόδι εξοικονομεί και ενέργεια, καθώς δε χρειάζεται να μεταφέρει άσκοπα ένα ποσοστό πληροφοριών και επιπλέον δεν επιβαρύνει τον κεντρικό εγκέφαλο που δαπανά πολύ ενέργεια με άσκοπους υπολογισμούς.Και οι δύο δεξιότητες του χταποδιού είναι πολύ χρήσιμες στις σύγχρονες υλοποιήσεις της τεχνολογίας, δεδομένου ότι οι επιχειρηματικές εφαρμογές απαιτούν ταχύτερη λήψη αποφάσεων και παράλληλα επιζητούν λύσεις για να μειώσουν την κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα υπολογισμού.

Τα “πράσινα” data centres, για τα οποία αρθρογραφήσαμε στο προηγούμενο τεύχος του netweek, εξαρτώνται ακόμα σε σημαντικό ποσοστό από ενεργειακές πηγές, οι οποίες επιβαρύνουν την ατμόσφαιρα με μεγάλες ποσότητες ρύπων και τους ισολογισμούς των επιχειρήσεων με αυξανόμενα έξοδα για τη λειτουργία τους. Επομένως, οποιαδήποτε αρχιτεκτονική θα μπορούσε να βοηθήσει στη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας είναι καλοδεχούμενη.

Το υπό διαμόρφωση τεχνολογικό σύστημα
Η αξιοποίηση της τεχνητής νοημοσύνης έχει δημιουργήσει ένα νέο σκληρό πεδίο ανταγωνισμού στην αγορά, όπου τόσο οι εταιρείες παραγωγής υλικοτεχνικής υποδομής, όσο και οι εταιρείες λογισμικού, προσπαθούν να αντισταθμίσουν τις απαιτήσεις των αλγόριθμων σε ροή δεδομένων και άρα κατανάλωση ενέργειας. Εταιρείες, όπως οι Intel, AMD και Nvidia σχεδιάζουν και υλοποιούν νέους επεξεργαστές, οι οποίοι μπορούν να επιτυγχάνουν καλύτερες επιδόσεις σε υπολογισμούς αλγορίθμων machine και deep learning με μικρότερες απαιτήσεις σε ενέργεια από τις CPU γενικής χρήσης που χρησιμοποιούμε στο μεγαλύτερο ποσοστό προσωπικών υπολογιστών και servers.
Προς την ίδια κατεύθυνση, αυτή της δημιουργίας ενός κατάλληλου περιβάλλοντος για edge computing εφαρμογές, κινούνται οι τεχνολογικές εξελίξεις στα δίκτυα. Τεχνολογίες όπως οι SD-WAN (Software-Defined Wide Area Networking) και SASE (Secure Access Service Edge) διασφαλίζουν τη διασυνδεσιμότητα και την ασφάλεια σε εφαρμογές edge computing.

Το ευνοϊκό περιβάλλον δεν έχει περάσει απαρατήρητο από τις Big Tech, όπως οι Amazon με τα Web Services, η Google με το Cloud, η Microsoft με το Azure, η VMware και η IBM με την εξαγορά της Red Hat. Παράλληλα, περισσότερες από 30 ανεξάρτητες εταιρείες παραγωγής λογισμικού έχουν παρουσιάσει πάνω από 200 ολοκληρωμένες εφαρμογές. Σημαντικό δε μερίδιο συμμετοχής έχουν τα open source έργα, τα οποία εξαιτίας του μειωμένου κόστους υλοποίησης λειτουργούν ως καταλύτες για την αποδοχή του edge computing. Κοινό στοιχείο σε όλες τις διαθέσιμες λύσεις είναι η εντατική αξιοποίηση των cloud services.

Η ανάπτυξη των υποδομών edge computing ακολουθεί διαφορετικούς ρυθμούς σε Ανατολή και Δύση. Σύμφωνα με τη μελέτη “Stage of the Edge 2021”, μέχρι το 2028, η ταχύτερη ανάπτυξη θα γίνει στην αγορά Asia Pacific και αναμένεται να φτάσει κοντά στο 38% της συνολικής ανάπτυξης. Χώρες, όπως η Κίνα, η Ιαπωνία και η Νότια Κορέα αναμένεται να είναι οι κινητήριες δυνάμεις της ανάπτυξης. Η πρόβλεψη για την ανάπτυξη στην Ευρώπη είναι κοντά στο 29% με κινητήριες δυνάμεις κυρίως τις χώρες της δυτικής Ευρώπης, όπου άλλωστε συγκεντρώνονται οι μεγαλύτερες βιομηχανίες και μεγαλουπόλεις και επομένως υπάρχει αυξημένη ανάγκη αυτοματοποίησης. NW

Χωρίς 5G η αρχιτεκτονική edge είναι σαν Lamborghini χωρίς κινητήρα

Μπορεί οι εταιρείες κινητής να έχουν βάλει στο στόχαστρο αρχικά το ευρύ κοινό για την πώληση υπηρεσιών 5G, αλλά αν η τεχνολογία 5G δεν αξιοποιηθεί από επιχειρηματικές εφαρμογές, δύσκολα θα έχει την αναμενόμενη ανάπτυξη.

Ο κύριος στόχος κάθε υπηρεσίας που θα βρεθεί κάτω από την ομπρέλα της αρχιτεκτονικής edge computing, είναι να μεταφέρει ένα ποσοστό των διαδικασιών επεξεργασίας δεδομένων όσο πιο κοντά γίνεται στους ανθρώπους ή στις μηχανές (Μ2Μ) που θα τα χρησιμοποιήσουν. Ωστόσο, για να γίνει αυτό εφικτό δισεκατομμύρια μικροϋπολογιστές θα χρειάζεται να ανταλλάσσουν δεδομένα με ταχύτητες που σήμερα ανήκουν ακόμα στη σφαίρα της επιστημονικής φαντασίας.
Η σύνδεση του φάσματος των τεχνολογιών 5G με την αρχιτεκτονική edge computing ξεκίνησε πρακτικά με την εμφάνιση των πρώτων εφαρμογών IoT, οι οποίες σε αρκετές περιπτώσεις αποδείχτηκε ότι δεν θα μπορούσαν να λειτουργήσουν με τα latencies των διαθέσιμων τότε τηλεπικοινωνιακών τεχνολογιών.

Ενώ σε ένα δίκτυο 5G, η μείωση της ταχύτητας μεταφοράς δεδομένων μπορεί να είναι σημαντική για ένα χρήστη που βλέπει ένα stream υψηλής ανάλυσης, μικρή σημασία έχει στην ανταλλαγή μικρών πακέτων δεδομένων, όπως αυτά που ανταλλάσσουν συνήθως οι έξυπνοι αισθητήρες. Ίσως να ακούγεται υπερβολή, αλλά μια καθυστέρηση milliseconds, μπορεί να είναι από προβληματική έως και επικίνδυνη σε μια εφαρμογή edge computing. Ας φανταστούμε για παράδειγμα ένα αυτόνομο όχημα που καθυστερεί να λάβει μια απόφαση σχετικά με το αν πρέπει να φρενάρει μπροστά από ένα σηματοδότη. Ή να φανταστούμε μια λεωφόρο με αυτόνομα οχήματα που δε βρίσκουν 5G για να αυτορυθμίσουν την κυκλοφορία τους.
Σε αυτό το πλαίσιο, είναι αναμενόμενο ότι ο ρυθμός ανάπτυξης των τεχνολογιών 5G ανά χώρα, θα διαφοροποιήσει και το ρυθμό ανάπτυξης εφαρμογών edge computing. Επιπλέον, η αξιοπιστία των 5G υπηρεσιών ανά χώρα θα καθορίσει κατά πόσο οι εφαρμογές που θα υλοποιηθούν θα είναι βιώσιμες.

Σημαντικά οφέλη για πολλούς τομείς της ελληνικής οικονομίας

Η Fuelics δραστηριοποιείται στην ανάπτυξη εφαρμογών που βασίζονται σε edge computing αρχιτεκτονική από το 2017, στοχεύοντας αρχικά στον τομέα του tank monitoring. Ο Ευάγγελος Αγγελόπουλος, συνιδρυτής της Fuelics, μας μίλησε για τα πλεονεκτήματα της αρχιτεκτονικής edge computing και τα οφέλη που μπορούν να προκύψουν από την αξιοποίηση της στην ελληνική αγορά.

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι η αρχιτεκτονική edge μετατρέπει τους αισθητήρες σε μικρούς υπολογιστές που αναλαμβάνουν ένα πρώτο κομμάτι ανάλυσης ή είναι κάτι περισσότερο από αυτό; Ποια μπορεί να είναι τα οφέλη αυτής της αρχιτεκτονικής στο σύνολο του έργου;
Οι αισθητήρες τείνουν να είναι μικροί υπολογιστές, διότι φέρουν μια μονάδα που λέγεται microcontroller που έχει την αρχιτεκτονική ενός υπολογιστή αλλά είναι ουσιαστικά ένα τσιπάκι. Αυτό που είναι εφικτό τα τελευταία χρόνια είναι ο αισθητήρας να αποκτά τοπικά ευφυΐα, δηλαδή να κάνει πράξεις και να παίρνει αποφάσεις, βάσει μίας συγκεκριμένης λογικής και αυτό είναι πια εφικτό ακόμα και αν ο αισθητήρας τροφοδοτείται από μια μπαταρία. Είναι λοιπόν εφικτό στα άκρα του δικτύου, εκεί που γίνεται η μέτρηση, ο αισθητήρας να παίρνει αποφάσεις.
Οι λογικές των προηγούμενων δεκαετιών είχαν τον αισθητήρα απλά να μετράει και να αποστέλλει δεδομένα στο Internet. Τώρα το λέμε υπολογιστικό σύννεφο ή cloud. Αυτές οι μετρήσεις συλλέγονταν σε servers και η διαχείριση των παραγόμενων δεδομένων γινόταν πάρα πολύ μακριά από τον αισθητήρα.

Οι λογικές του σήμερα θέλουν τον αισθητήρα να μπορεί να μετράει και να «σκέφτεται», έτσι ώστε να μειώνει σημαντικά τα δεδομένα που θα μεταφέρει στο cloud, να έχει απόλυτη ανεξαρτησία και ταυτόχρονα να μπορεί να λειτουργεί για πάρα πολλά χρόνια. Σε ό,τι αφορά τα οφέλη, μπορούμε για παράδειγμα, να ισχυριστούμε ότι οι αισθητήρες μοιάζουν με τους γεωργούς. Συλλέγουν δεδομένα. Αυτά είναι αναγκαία να μεταφέρονται σε μια μεγαλύτερη μονάδα ευφυίας και να λαμβάνονται αποφάσεις ή να γίνονται ενέργειες. Σκεφτείτε πόσο διαφορετικό είναι να έχεις χιλιάδες μυαλά στα σημεία ενδιαφέροντος που όχι μόνο κάνουν μετρήσεις, αλλά ταυτόχρονα κάνουν και υπολογισμούς τοπικά και παίρνουν αποφάσεις τοπικά, από το να έχεις ένα κεντρικό μυαλό που λαμβάνει αποφάσεις λαμβάνοντας δεδομένα από «παθητικούς» γεωργούς που δεν σκέφτονται.

Τα οφέλη είναι πολλά και σε πάρα πολλά επίπεδα. Ένα βασικό όφελος είναι η εκρηκτική μείωση δεδομένων που πρέπει να μεταφερθούν. Ο αισθητήρας με edge computing δυνατότητα δεν θα μεταφέρει την μέτρηση, αλλά το αποτέλεσμα της μέτρησης. «Αν η θερμοκρασία περάσει τους 50° Κελσίου, σήμανε τον συναγερμό». Με την παλιά λογική ο αισθητήρας θερμοκρασίας θα έπρεπε να στέλνει όλες τις μετρήσεις θερμοκρασίας, ώστε ο server στην άλλη άκρη του κόσμου να αποφασίσει από αυτές τις μετρήσεις ποια είναι μεγαλύτερη από 50° βαθμούς Κελσίου και να σημάνει ο συναγερμός. Τώρα ο αισθητήρας μόνος του καταχωρεί τις μετρήσεις εσωτερικά και όταν μετρήσει 50°, ο ίδιος σημαίνει τον συναγερμό. Φυσικά, λιγότερα δεδομένα προς αποστολή σημαίνουν λιγότερα κόστη υλοποίησης. Άρα ένα επιπλέον όφελος είναι και οικονομικό. Επί μέρους, υπάρχουν και άλλα οφέλη, όπως ανεξαρτησία και ταχύτητα απόκρισης.

Πώς μπορεί ένα προβληματικό δίκτυο 5G να επηρεάσει τη λειτουργία εφαρμογών; Υπάρχουν λύσεις;
Οι αισθητήρες ήδη δουλεύουν σε τεχνολογία που ανήκει στην ευρύτερη τεχνολογία του 5G. Τα δίκτυα αυτά είναι ρηξικέλευθα και καινοτόμα γιατί έχουν εξαιρετικά μικρούς χρόνους απόκρισης. Σκεφτείτε το ταξί χωρίς οδηγό να μην μπορεί να συνδεθεί στο δίκτυο ή να μην μπορεί γρήγορα να συνδεθεί στο δίκτυο.
Το edge computing, ειδικά για τις τεχνολογίες αυτοκινήτου, είναι από τις εφαρμογές που επενδύεται ερευνητικά πακτωλός χρημάτων. Όπως είναι και η τεχνολογία drone. Για να είμαστε όμως σίγουροι ότι δεν θα τραυματιστεί άνθρωπος από ένα ταξί χωρίς οδηγό, πρέπει να δίκτυα 5G να είναι παντού και θα πρέπει να είναι τόσο γρήγορα, ώστε το ταξί να μην χάσει ποτέ επαφή με το δίκτυο. Οι λύσεις είναι λίγες, πολύ λιγότερες από τις λύσεις που παρέχονται σε πιο συμβατικά δίκτυα κινητής, αλλά συνεχώς λανσάρονται νέα προϊόντα τεχνολογίας που ολοκληρώνονται πάνω από τα δίκτυα 5G.

Ποιοι αγορές έχουν ενδιαφέρον στην Ελλάδα; Περιμένουμε κάποια έργα σύντομα ή νέους τομείς;
Η γνώμη μας είναι ότι βρισκόμαστε στο στάδιο της συγκομιδής δεδομένων. Εκεί έχουμε μείνει πίσω. Είναι αδιανόητο π.χ. να στέλνεις έναν άνθρωπο κάθε μήνα να λαμβάνει οπτικά την μέτρηση του υδρομέτρου σου και αυτό να μην γίνεται αυτοματοποιημένα, ώστε ο πάροχος να μπορεί να ανακαλύπτει άμεσα δυσλειτουργίες και ο καταναλωτής να μπορεί αυτόματα και μέσω του κινητού του να λαμβάνει ειδοποιήσεις για υπερκαταναλώσεις ή για διαρροές των σωληνώσεών του.
Πρέπει να ψηφιοποιήσουμε τα δίκτυα κοινής ωφέλειας (utility networks) σε πρώτη φάση και άμεσα, με εκθετικό τρόπο θα έρθει και η διαχείριση των δεδομένων και η τεχνητή νοημοσύνη. Χωρίς πραγματικά δεδομένα αυτό είναι αδύνατο.

Η διαχείριση πλημμυρικών φαινομένων είναι κάτι που πρέπει να ψηφιοποιηθεί. Αυτό εμπεριέχει ένα δίκτυο αισθητήρων σε μεγάλη γεωγραφική κλίμακα που αποστέλλουν δεδομένα έγκαιρα και έγκυρα στους υπεύθυνους οργανισμούς. Λόγω των δασικών πυρκαγιών, βλέπουμε επίσης ένα τεράστιο ενδιαφέρον για την πρόληψη τους. Αυτό είναι εφικτό με αισθητήρες που «σπέρνονται» σε μεγάλη γεωγραφική κλίμακα και ταχύτατα ειδοποιούν για υψηλή θερμοκρασία. Τέλος, ιδιαίτερο ενδιαφέρον στην χώρα θα έχει ο συνδυασμός ηλεκτροκίνησης και διαχείρισης θέσεων φόρτισης.