رایانش لبه‌ای

رایانش لبه‌ای روشی ست برای بهینه‌سازی سامانه‌های رایانش ابری. در این روش کنترل برنامه‌های رایانه ای، داده‌ها و سرویسها از برخی نودهای مرکزی گرفته می‌شود و به لبه/کناره‌های اینترنت، که با دنیای واقعی در ارتباطند، سپرده می‌شود.

رایانش مرزی یا Edge Computing چیست؟ 
پس از فتح بیشتر زمینه‌های ممکن در زمینه پردازش ابری، بزرگان دنیای فناوری اکنون به‌دنبال گسترش رایانش مرزی یا Edge Computing هستند.

در این مقاله تصمیم داریم با مفهومی به نام رایانش مرزی یا Edge Computing بیشتر آشنا شویم.

ممکن است شما هم مقالات یا مطالبی پیرامون رایانش مرزی شنیده باشید. واژه‌هایی مثل Edge یا کلاد (ابر) از واژه‌های مصطلح هستند. اما وقتی وارد دنیای فناوری می‌شوند یا اینکه پدیدهٔ جدیدی با نام آنها در دنیای فناوری پدیدار می‌شود، باید به‌دنبال معانی جدیدی برای آنها باشیم. اما رایانش مرزی یا اج چیست؟

رایانش مرزی چیست؟ 
در ابتدا، تنها یک کامپیوتر بزرگ وجود داشت. بعد از آن و در دورهٔ یونیکس ما نحوهٔ متصل شدن به آن کامپیوتر را با استفاده از پایانه‌ها یادگرفتیم. سپس کامپیوترهای شخصی وارد کار شدند و مردم عادی با ورود آنها برای اولین بار صاحب سخت‌افزارهایی برای خودشان شدند.

اکنون درسال ۲۰۱۸ وارد عصر رایانش ابری شده‌ایم. بسیاری از ما هنوز کامپیوترهای شخصی داریم، ولی اکثراً از آنها برای دسترسی به سرویس‌های متمرکزی مثل دراپ‌باکس، جیمیل، آفیس ۳۶۵ و اسلَک استفاده می‌کنیم. همچنین دستگاه‌هایی مثل آمازون اکو، گوگل کروم‌کست و اپل TV دارای محتویات و هوش ابری هستند (برعکس دستگاه DVD در مجموعهٔ تلویزیونی خانهٔ کوچک یا نسخه CD دانشنامه انکارتا که کاربران در دورهٔ کامپیوتر شخصی از آنها لذت می‌بردند.

رایانش ابری غیر از متمرکز بودن، جنبه‌های جالب دیگری هم دارد. درصد زیادی از شرکت‌های جهان اکنون متکی به زیرساخت، میزبانی، یادگیری ماشینی و قدرت پردازش ارائه‌دهندگان خدمات ابری مثل آمازون، مایکروسافت، گوگل و IBM هستند.

آمازون به‌عنوان بزرگ‌ترین ارائه‌دهندهٔ خدمات ابری عمومی (منظور از عمومی، نقطهٔ مقابل خصوصی موجود در شرکت‌هایی مثل اپل، فیسبوک و دراپ‌باکس است) ۴۷ درصد بازار را در سال ۲۰۱۷ به خود اختصاص داده بود.

پیدایش رایانش ابری باید ذهن ما را به این سمت ببرد که شرکت‌های بزرگ می‌دانند دیگر جای رشد چندانی در فضای ابری باقی نمانده‌است. تقریباً همهٔ مواردی که می‌توان آنها را متمرکز کرد، متمرکز شده‌اند. پس اکثر فرصت‌های جدید برای ابر، وارد رایانش ابری شده‌است؛ اما اج چیست؟

لغت اج در این متن به‌معنای توزیع جغرافیایی لفظی است. رایانش اج یا مرزی، به‌جای رایانش ابری که در حدود بیش از ۱۰ مرکز داده انجام می‌شود، در خود منبع داده انجام می‌شود. البته چنین امری به‌معنای پایان راه رایانش ابری نیست، بلکه بدین معناست که خود شما به‌عنوان کاربر هم به‌گونه‌ای نقش ابر را بازی خواهید کرد. اکنون از بحث لغوی اج خارج می‌شویم و در عمل رایانش اج را بررسی می‌کنیم.

تأخیر 
یکی از مزایای رایانش اج سرعت فوق‌العادهٔ آن است. در حال حاضر اگر کامپیوتر A بخواهد با کامپیوتر B در آن سوی دنیا ارتباط برقرار کند، کاربر با تأخیر مواجه خواهد شد. لحاظات کوتاهی که بعد از کلیک کردن روی لینک، مرورگر صفحه را باز می‌کند، به‌دلیل همین بحث سرعت است. بازی‌های ویدیویی چندنفره برای کاهش تأخیر بین کامپیوتر شما و دوست‌تان موقع شلیک به یکدیگر، از تکنیک‌های خاصی استفاده می‌کنند.

دستیاران صوتی معمولاً باید درخواست‌های کاربر را در فضای ابری بررسی کنند و این امر رفت و برگشتی می‌تواند زمان‌بر باشد. اکوی آمازون باید سخنان کاربر را پردازش کند، آن را فشرده کرده و به فضای ابری بفرستد؛ و داده‌های ارسالی در آنجا هم باید توسط یک رابطه برنامه‌نویسی کاربردی مورد بررسی قرار بگیرد تا در نهایت مورد ساده‌ای مثل وضعیت آب‌وهوا را در اختیار کاربر درخواست‌کننده قرار دهد. درنهایت جواب سؤال کاربر از طریق اکو به او منتقل می‌شود و مثلاً وی متوجه می‌شود که آب‌وهوای امروز فلان دماها را دربر خواهد داشت و او باید برای مثال لباس گرم بپوشد.

از همین رو، این ایده که که آمازون روی تراشه‌های خودش برای الکسا کار کند، می‌تواند کاملاً معقول باشد. هرچه پردازش آمازون روی دستگاه اکوی محلی کاربران بیشتر شود، اتکا و وابستگی اکو به فضای ابری کمتر می‌شود؛ بنابراین آنها جواب‌های خود را سریع‌تر دریافت خواهند کرد، هزینهٔ سرورهای آمازون کاهش خواهد یافت و اگر اقدامات لازم انجام شود، حریم خصوصی کاربران نیز تقویت خواهد شد (البته اگر آمازون هم برای این موضوع تلاش کند).

حریم خصوصی و امنیت 
رایانش اج مزایایی برای حریم خصوصی دارد، ولی تضمینی در آنها نیست.

شاید فکر کردن به حریم خصوصی در ابتدا کمی عجیب باشد؛ ولی قابلیت‌های امنیتی آیفون می‌تواند نمونهٔ خوب و قابل قبولی از رایانش اج باشد. اپل تنها با رمزگذاری و مرتب کردن اطلاعات بیومتریک یا زیست‌سنجی دستگاه‌های خود، نگرانی‌های مربوط‌به امنیت و حریم خصوصی ابر متمرکز در دستگاه‌های کاربرانش در دنیا را حل می‌کند.

اما دلیل دیگری که ما احساس متفاوتی نسبت به رایانش مرزی داریم، توزیع کار پردازش است. تعیین کار پردازش به‌صورت مرکزی مدیریت می‌شود. یک کاربر مجبور نبود برای ایمن نگه داشتن آیفون خود، سخت‌افزار و نرم‌افزار و بهترین اقدامات امنیتی را ترکیب کند.

بحث مدیریتی رایانش اج، برای امنیت بسیار مهم هستند؛ مثلاً مدیریت ضعیف اینترنت اشیا آسیب‌های زیادی به مصرف‌کنندگان وارد کرده‌است.

SwiftOnSecurity در ۱۷ اکتبر سال ۲۰۱۷ چنین اعلام کرده بود:

لوازم الکتریکی مصرف‌کنندگان، به‌منزلهٔ جعبه‌هایی پلاستیکی همراه با یک توزیع لینکوس داخلی رها شده هستند. -

به‌همین دلیل، مایکروسافت در حال حاضر روی آژور اسفر کار می‌کند که شامل نسخه‌ای از سیستم عامل لینوکس، یک میکروکنترلر و یک سرویس ابری کار می‌کند. ایدهٔ پشت کار مایکروسافت این است که دستگاه توستر شما هم باید به‌اندازهٔ ایکس‌باکس آپدیت و مدیریت شود تا شانس هک شدن آن پایین بیاید.

نمی‌دانیم که صنعت دنیا از راه حل ویژهٔ مایکروسافت برای مشکل امنیتی اینترنت اشیا استقبال خواهد کرد یا خیر؛ ولی به‌نظر اکثر سخت‌افزارهایی که چند سال پیش خریده‌ایم، آپدیت خواهند شد و کار مدیریت آنها به‌صورت مرکزی انجام خواهد شد. در غیر این صورت، دستگاه برشته‌کن و ماشین ظرف‌شویی به یک بات‌نت تبدیل می‌شود و زندگی شما را نابود خواهد کرد.

اگر به گفته‌های فوق شک دارید؛ نگاهی به موفقیت گوگل، مایکروسافت و موزیلا در انتقال مرورگرهایشان به یک مدل همیشه‌سبز داشته باشید.

به این مورد فکر کنید: شما شاید بتوانید نسخهٔ کنونی ویندوز خود را به‌راحتی با دوستان خود در میان بگذارید؛ ولی آیا نسخهٔ دقیق کرومی را که استفاده می‌کنید می‌دانید؟ پردازش مرزی بیشتر مانند کروم خواهد بود تا ویندوز.

پهنای باند 
مشکل امنیت اینترنت اشیا تنها مورد حل‌شده توسط رایانش مرزی نیست. نمونهٔ دیگری که رایانش مرزی به آن کمک زیادی خواهد کرد، پهنای باند است. رایانش مرزی پهنای باند زیادی را حفظ می‌کند.

به‌عنوان مثال اگر یک دوربین امنیتی بخرید، احتمالاً خواهید توانست تمامی فیلم‌های آن را به فضای ابری انتقال دهید. حال اگر چند دوربین امنیتی بخرید، با مشکل پهنای باند مواجه خواهید شد. اگر دوربین‌ها به‌اندازه‌ای هوشمند باشند که تنها فیلم‌های مهم را ذخیره کنند و قسمت‌های غیر ضروری را پاک کنند، در پهنای باند مصرفی کاربران صرفه‌جویی خواهد شد.

تقریباً هر وسیله‌ای که با مشکل تأخیر مواجه باشد با مشکل پهنای باند هم مواجه است. به‌نظر می‌رسد تمرکز اصلی اپل و گوگل در حال حاضر روی اجرای هوش مصنوعی روی دستگاه کاربر به‌جای تمامی دستگاه‌های ابری است.

شرکت‌ها تجارب زندگی شما را حتی بیشتر از میزان فعلی کنترل خواهند کرد.

گوگل روی همخوانی وب‌سایت‌ها با سیستم اج کار می‌کند. برنامه‌های وب پیشرفته (PWA) دارای قابلیت آفلاین هستند؛ یعنی شما می‌توانید وب‌سایتی را بدون نیاز به اینترنت در گوشی خود باز کنید، کارهایی روی آن انجام دهید، تغییرات را ذخیره کنید و هرگاه که راحت بودید با فضای ابری تطبیق‌شان دهید.

گوگل همچنین در ترکیب قابلیت‌های هوش مصنوعی محلی برای حفظ امنیت و ذخیرهٔ پهنای باند باهوش‌تر شده‌است. به‌عنوان مثال، گوگل کلیپس به‌طور پیش‌فرض تمامی داده‌های محلی کاربر را نگه می‌دارد و هوش مصنوعی خودش را به‌صورت محلی وارد کار می‌کند. البته گوگل‌کلیپس در ثبت لحظات خوب زندگی فرد زیاد خوب عمل نمی‌کند؛ ولی جوهرهٔ اصلی آن را رایانش ابری تشکیل داده‌است.

مهم‌تر از همه 
خودروهای خودران احتمالاً نمونهٔ کاملی از رایانش اج هستند. شما به‌دلیل تأخیر، حریم خصوصی و پهنای باند نمی‌توانید تمامی اطلاعات ثبت شده توسط حسگرهای خودروهای خودران را در اختیار قدرت محاسباتی و تصمیم‌گیر فضای ابری قرار داده و منتظر واکنش آن بمانید. سفر با چنین تأخیری خطرناک است و حتی اگر شدنی باشد، شبکهٔ سلولی آنقدر تغییر می‌کند که نمی‌توان روی آن برای چنین کاری حساب باز کرد.

ماشین‌ها مسئولیت کاربر را به نرم‌افزار درون خود منتقل کرده‌اند. یک ماشین بدون سرنشین تقریباً باید به‌صورت مرکزی مدیریت شود و از سازنده خود به‌صورت اتوماتیک آپدیت دریافت کند. ماشین همچنین باید داده‌های پردازش‌شده را به ابر برگرداند تا الگوریتم را بهبود بخشد. سناریوی تاریکی که برای بات‌شدن دستگاه توستر و ماشین ظرف‌شویی وجود داشت برای ماشین بدون سرنشین هم وجود دارد.

درعوض چه را از دست خواهیم داد؟ 
برخی ترس‌ها یا شائبه‌های ذهنی هم درمورد رایانش مرزی وجود دارد؛ اما هنوز ما در آن حدی پیش نرفته‌ایم که بتوانیم این شائبه‌ها را به‌طور دقیق و مستدل شرح دهیم. شاید بخشی از این ترس‌های ذهنی کاملاً بی‌اساس باشند.

اما یک تصویر غالب و ترسناک در حال حاضر هم وجود دارد: شرکت‌هایی که آن را به بهترین شکل انجام می‌دهند، کنترل بیشتری روی زندگی ما نسبت به زمان حال خواهند داشت.

وقتی دستگاه‌های داخل خانه و گاراژ کاربری توسط گوگل، آمازون، مایکروسافت و اپل مدیریت شوند، شما نباید نگران امنیت باشید. همچنین نباید نگران آپدیت، عملکرد یا قابلیت‌های آنها باشید. تنها بایستی از امکاناتی که در اختیارتان قرار می‌گیرد، بهترین استفاده را ببرید.

کاربر هنگام بیدار شدن از خواب در اوقات صبح، از دستیار سیری، کورتانا یا الکسا درمورد دستگاه توستر، ماشین ظرف‌شویی، خودرو و تلفن خود سؤال می‌پرسد. شما در دوران کامپیوتر شخصی، می‌توانستید نرم‌افزار نصب کنید، ولی در دوره اج تنها از آنها استفاده خواهید کرد.

اینکه شرکت‌ها بخواهند تا چه اندازه کنترل زندگی کاربران را برعهده بگیرند به خودشان بستگی دارد. اما اینکه ما (کاربران) بخواهیم که آینده چگونه رقم بخورد، به خودمان بستگی دارد. شما می‌توانید دست‌تان را از روی فرمان ماشین بردارید تا لری پیج شما را هدایت کند؛ اما اگر مقصد ماشین را دوست نداشته باشید چه می‌شود؟

جستارهای وابسته 
 شبکه تحویل محتوا
 فت کلاینت
 رایانش همگانی
 رایانش تار

منابع

پیوند به بیرون 
 Pijush Kanti Dutta Pramanik, Saurabh Pal, Aditya Brahmachari, Prasenjit Choudhury, “Processing IoT Data: From Cloud to Fog. It’s Time to be Down-to-Earth,” IGI Global, 2018, DOI:10.4018/978-1-5225-4044-1.ch007, https://www.igi-global.com/chapter/processing-iot-data/206593

بازده شبکه
معماری رایانش توزیع‌شده
هوش محدوده‌ای
اینترنت چیزها
سخت‌افزار شبکه