2020年将有500亿设备联网边缘计算如何助网络架构升级

演绎 inSite 第二十五期节目

边际核算赋能泛在电力物联网

庞海天

清华大学核算机系博士

庞海天 @ 演绎 inSite 讲演视频：

以下为庞海天讲演文字稿：

（依据讲演现场收拾，根据本意有所删减，完整版请看视频）

咱们好，我是江行智能的联合创始人，也是清华大学核算机系的博士庞海天，今日想跟咱们共享的是，边际核算赋能泛在电力物联网。

首要我想问咱们一个问题，你们是否还记得上一次经历过的停电？现在许多人很宅，假如你叫他去某个当地玩，他仅有的问题是那里有没有 Wi-Fi，有网络的话就可以待下去，可是咱们从来没有考虑过没有电力咱们会怎样样？

2019 年 6 月 2 日深圳市遭受了停电事端，从上午十点多停到下午一点，而且涉及了深圳市的南山区和宝安区几个十分重要的区，到最终发现这个事端发作的元凶巨恶其实是一团风筝线，有人放风筝然后风筝线搅在了高压电线上面形成了短路，触发了电力系统的主动的保护机制，就形成了断电事端，之后会介绍一下咱们的产品是怎样样防止相似的情况发作的，今日我会带来两个概念，第一个是技能概念，边际核算；第二个是工业的概念，泛在电力物联网。

边际核算可助力 5G 发挥悉数威力

一切的核算机技能架构离不开三个首要的元素，通讯、核算和存储。最早的核算机其实是我国劳动人民创造的算盘，咱们用算盘做一些十分简略的核算，到后来衍生出主机，主机很有代表性的便是当年 IBM 大型机，包括中小型机等核算设备，可以用来做一些导弹弹道的猜测、气候的核算，经过大型机来完结这些比较复杂问题的参数核算。

图 | IBM 大型机（来历：CIO）

再往后开展大型机变小了、变多了，还变到咱们每个人的手里，便是个人电脑、PC，再往后开展个人电脑又变小了，变成了咱们口袋里的手机，现在可以说成为了咱们每个人身体的一部分。

当然在电脑和手机等智能设备开展的进程傍边，其实网络也发作了一个深入的改动。个人电脑是随同 Internet 一同呈现的，智能设备的遍及中又随同着无线通讯网 2G、3G、4G 的开展，而端上的核算设备与 Internet 相连就催生出了云核算，现在的电脑手机傍边许多运用的数据和服务都是由云核算供给的。

（来历：Pixabay）

在现在的时刻节点上，智能设备现已许多运用，云核算也现已许多地为咱们服务，那不由要问接下来是什么？核算架构和网络架构开展的下一步是什么？那就引出了咱们很熟悉的 5G 网络的概念，2G 网络是萌发数据，3G 网络是催生数据，到了 4G 开展数据不同，5G 其实是一个跨年代的技能，除了可以供给更极致的体会和更大的容量之外，还会敞开一个物联网的年代，而且渗透到各行各业傍边去。

5G 的一些直观的技能指标是十分震慑的，比方它的下行的峰值带宽可以到达 20 Gbps，速度逾越了光纤的传输速度，它的端到端时延可以小于 5 毫秒，逾越了工业总线的实时性，咱们发现 5G 的威力很大，可以潜在改动许多职业。

但回过头来看互联网的中心网还有有线网，更进一步说仍是由光纤组成，而假如这一点在短期内不能有很大的改动，会使得 5G 网络带来的打破被中心光纤网磨平，5G 开展将遇到瓶颈，那怎样改动 5G 网络的这种情况，然后把它的威力全都发挥出来呢？边际核算就应运而生了。

到 2020 年将会有超越 500 亿的设备进行连网，包括 VR 设备、AR 设备、可穿戴设备、轿车、机器人、工业设备等等都会连到网络上去，这就给现在的整个互联网架构带来十分大的应战，由于设备的衔接数量呈几何倍数地添加，一同设备数据的传输量也在快速添加。

从核算的视点来看，以人工智能为代表的核算使命现已在许多场景落地，给咱们供给了更好的日子，比方主动驾驶、才智城市、才智工业等等，而这些核算使命都是对核算数据量要求十分大，一同对算力要求十分大的使命，所以在这个会聚节点上网络需求颠覆性的晋级，一同核算也需求颠覆性的晋级，而边际核算刚好便是物联网的神经末梢，也是人工智能去落地的最终一公里。

图 | 边际核算被评为十大战略性科技（来历：Gartner）

边际核算分别在 2018 年和 2019 年被 Gartner 评为了十大战略性科技，可以经过一个类比简略解释一下边际核算的概念。比方有一种生物叫章鱼，它的神经元有 60% 散布在它的 8 条触角上，只要 40% 处于大脑上，所以它是多个大脑、多个小脑加一个大脑的结构。简略来说咱们可以把章鱼的脑袋看作是云核算，它有一个大脑，触角便是边际核算，边际核算可以把云端的核算才干延伸到触角上，云核算比较边际核算可以供给更低推迟的网络服务，能支撑相似于高清视频或许其他对数据量要求十分大的服务的布置，一同它也能供给更好的网络使用功率，以及提高咱们享受服务的功率。

这张图傍边有一个很明显的比照，云核算它会把咱们的数据全都搜集到云端进行一致的服务和处理，然后再回来给咱们，可是在 5G 这种低时延、高可靠性以及高带宽的场景上，咱们更多的是需求数据和服务在本地处理，而且供给实时的反应，那这便是边际核算所拿手的东西。

未来电网将构成云边协同架构

边际核算是一项技能，可是这项技能要想发挥它的威力一定要用到职业傍边去。2019 年是电力系统傍边泛在电力物联网的元年，本年 3 月份国家电网公布了泛在电力物联网建造的工作布置，要充沛运用移动互联和人工智能这些现代化的信息技能以及通讯技能，完结电力系统中各个环节的万物互联、人机交互，而且具有情况全面监测、信息高效处理、运用快捷灵敏的特征，而国家关于动力、电网、电力的一个终极目标是构成动力的互联网，而这种动力的互联网就需求刚强智能电网的支撑，以及需求泛在电力物联网的支撑。

图 | 动力互联网架构（来历：江行智能）

刚强智能电网是在本来的电力概念中，包括特高压发电、输电、变电、配电各个环节的电力系统，而泛在电力物联网更多指信息技能层面的一种技能。泛在电力物联网也包括 5 个中心的模块，云、管、边、场和端，其间边也便是边际核算，它其实是处在一个纽带模块的方位，而泛在电力物联网的建造需求规划更大、推迟更低、频次更高地进行感知预警和实时操控电力系统。

举一个简略的比方，我国的交流电是 50 赫兹，这也就意味着一个交流电的正弦波周期是 20 毫秒，为了确保电力系统的稳定性、可靠性和毛病发作之后敏捷的阻隔性，许多时分要求在 100 毫秒中完结从数据搜集到数据处理到最终的开关操控的这整个端到端的流程，那反推回来留给通讯的推迟只要 20 毫秒。

咱们有许多的传感器比方摄像头、机器人、一些电力的二次计量设备等等，传感器搜集的数据会先聚集到边际核算的节点傍边，在里边可以运转一些人工智能的算法，做一些本地的操控、实时的预警，而云核算在这个进程傍边会供给一个全生命周期的管控，以及完结人工智能中的一些练习和一些规划比较大的数据剖析的使命，所以将来整个电网会是云和边协同的一个架构。

停电事端多发，经过边际核算可及时止损

讲演开端时提到一个风筝线挂在了高压的输电线上，形成了深圳市长达三个小时的停电事端其实不是个例，整个国家电网在 2017 年跳闸数就发作了 1500 屡次，而且有 550 次的毛病停运，而且由于咱们的线路在快速建造这两个数值每年都在添加，形成这些毛病的原因许多是雷击、人祸、冰害、鸟害等等。

在本来的电力系统傍边，对线路的巡视都是经过人工的方法来完结的，功率十分低而且周期十分长，许多时分当人去保护的时分需求线路停电，十分的不方便，而且对错实时的，人去定位毛病要花好久的时刻。

根据这样的情况电网里边布置了许多监拍设备代替人的眼睛，在输电线路上监测这一个区域的反常的情况，可是由于图片数据或许视频数据都需求实时的回传，会形成十分大的网络流量的开支，乃至在一些比较偏僻的当地没有或许网络很差，而且数据传回到后需求后台人员去盯着一个十分大的屏幕，看各个区域是否有反常情况的发作，一同也十分耗费人力，而导致预警对错实时的，边际核算刚好可以在这个场景上派上用场。

（来历：Pixabay）

在边际核算的技能计划傍边咱们不仅是把眼睛布置到了输电线路上，一同把大脑也布置到了输电线路上，大脑会不断的剖析这种场景傍边有没有反常，假如一切正常数据就不需求往云端传送，只要当发作一些反常情况的时分才需求把数据转化成预警的信号，传回给运维人员，而运维人员拿到这个数据之后就可以第一时刻地赶到现场去处理这个问题。

也就说当风筝线刚刚和高压线发作触碰乃至它挨近的时分，就可以在第一时刻发现这个风险的信号，然后采纳一些办法或许就能防止这次停电的事端，或是把这个事端压缩到 10 分钟或许更短的时刻中。

上面是我对边际核算技能自身以及它在电网中运用的介绍，可是其实一项新的技能出来之后，一同是随同着许多质疑的，有的人会问，这个东西跟之条件的散布式核算有什么样的差异? 也有人会问，这跟工业操控傍边一些嵌入式的设备有什么差异？

关于这个问题我的考虑是这样的，咱们现在把时刻拨回到 2010 年，其时在深圳有一个中国 IT 首领峰会，BAT 的三位大佬都在上面共享了他们关于云核算的观点，有人觉得云核算便是新瓶装旧酒，有人觉得这个东西可能要过个几百年上千年乃至到阿凡达那个年代才干完结，也有人现已撸起袖子开端干了。可是到今日为止咱们发现，他们都不谋而合地推出了他们的云服务。

所以我想说的是技能的螺旋上升是一个规则，可是相同另一方面，技能的开展是一个不可逆转的车轮，咱们作为一个从业者期望可以为边际核算奉献一份力气，也期望这项技能在未来的各行各业中、各个日子场景中可以为咱们人类供给一个更好的未来，谢谢咱们！

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