エッジコンピューティングとは？
エッジコンピューティングとは、コンピューティング能力とストレージをネットワークのエッジ、つまりデータ生成源の近くに移動させるコンピューティング構造です。 これにより、データに基づいた意思決定を行うユーザーの近くで処理が行われます。 コンピューティング能力をデータ生成源に近づけることには、 いくつかの利点があり、これについては以下で詳しく説明します。
エッジコンピューティングの利点の一部として、エッジコンピューティングが提供するレイテンシの低減により、リアルタイムのデータ分析と意思決定を必要とするアプリケーションが可能になる点が挙げられます。さらに、エッジコンピューティングには、処理と分析のためにクラウドに移動する必要のあるデータが少なくなるため、利用可能な帯域幅が増加するという利点もあります。
とはいえ、エッジコンピューティングにはいくつかの利点があるものの、クラウドの代替となるものではありません。クラウドは、その増え続けるコンピューティング能力とデータストレージ能力により、依然として非常に大きな価値を提供しています。 しかし、エッジコンピューティングはクラウドを非常にうまく補完します。
エッジコンピューティングの利点とは？
エッジコンピューティングにはいくつかの利点があり、その中には、IoTデバイスの増加によってデータセンターにかかる負担の軽減、低レイテンシのリアルタイムデータ処理と分析、そして一部のアプリケーションに必要なインターネット帯域幅の削減が含まれます。これらの利点については、以下でそれぞれ詳しく説明します。
エッジコンピューティングの利点のまとめ：
- IoTの爆発的普及への対応
- レイテンシの低減
- 帯域幅使用量の削減
- エネルギーコストの節約
- 信頼性の向上
- セキュリティの強化
エッジコンピューティングの各利点と優位性については、以下でさらに詳しく読み進めてください。
利点1：IoTとエッジコンピューティング
IoT（モノのインターネット）デバイスは増加の一途をたどっており、毎日100万台以上のデバイスがオンラインになっています。 デバイスの数が増えるにつれて、それらのデバイスが生成するデータの量も増加します。 ここでエッジコンピューターが重要な役割を果たします。エッジコンピューターは、データをローカルで処理・分析することで、クラウドやデータセンターにかかる負担を軽減することができます。これにより、後処理やリモート監視のためにクラウドに送信されるデータは必要不可欠なものだけになります。
利点2：レイテンシの低減
エッジコンピューティングがもたらす2つ目の主要な利点は、データ処理と分析に伴うレイテンシを削減することでリアルタイムアプリケーションを可能にする点です。 レイテンシとは、デバイスがデータをクラウドに送信し、データが処理・分析され、元のデバイスに返されるまでの時間のことです。
クラウドは、オンラインでの文書編集や変更の保存など、同僚と文書を共有するのに非常に便利ですが、リアルタイムの分析と意思決定を必要とするアプリケーションを実行する場合は事情が異なります。
例えば、自動運転車を考えてみましょう。自動運転車が時速65マイルで高速道路を走行している場合、1秒あたり約90フィートの道を移動します。 もし車両がセンサーデータをクラウドに送信して処理・分析し、返信を受け取るまでに数秒待たなければならない場合、その車両はすでに別の車両や障害物と衝突している可能性があります。 ここでエッジコンピューティングが活躍します。エッジコンピューティングはデータをリアルタイムで処理でき、クラウドがデータを処理して車両に送り返すのにかかる数秒ではなく、わずか1ミリ秒でデータを処理・分析し、意思決定を行うことができます。
利点3：帯域幅の削減
エッジコンピューターを使用する3つ目の利点は、インターネット帯域幅を大幅に節約できる点です。これは、エッジコンピューティングデバイスがデータを処理・分析し、重要なデータや後処理されたデータのみをクラウドに送信できるためです。 これは、すべての生データを処理と分析のためにクラウドに送信する従来のモデルとは異なります。
例えば、監視システムを考えてみましょう。以前は、監視システムはすべての映像をクラウドにアップロードして処理・分析していました。エッジコンピューティングでは、エッジコンピューターが監視映像データを処理・分析し、特定のトリガーが作動した映像のみをクラウドにアップロードします。 例えば、エッジPCが不審な活動を検出した場合、映像全体をアップロードする代わりに、その活動を含む映像の一部のみをクラウドにアップロードすることができます。 これにより、監視システムが使用する帯域幅の量が大幅に削減されます。 さらに、インターネット接続が利用できない場合でも、エッジコンピューターは機能を継続でき、インターネット接続が利用可能になったときに重要なデータをアップロードできます。
利点4：エネルギーコストの節約
エッジコンピューターの4つ目の利点は、インターネット帯域幅とエネルギーコストの削減という形で多額の費用を節約できる点です。 小型のエッジコンピューターは、多くの場合、低電力のSoC（システムオンチップ）プロセッサーを搭載しており、低消費電力で優れた性能を発揮します。 単一のエッジコンピューターからのコスト削減はごくわずかですが、これらのデバイスを数百台または数千台展開する場合、エネルギーコストを大幅に節約できます。
さらに、インターネット帯域幅の使用量が少なくなるため、使用量に応じて支払う従量制データプランをご利用の場合、エッジコンピューターを導入することで大幅な節約が見込めます。これは、クラウドに送信する必要のあるデータが少なくなるためです。
利点5：信頼性の向上
エッジコンピューターの4番目の利点は、頑丈なエッジコンピューターとして構成できる点です。これらは、不安定な環境での展開にも耐えられるように頑丈に作られたエッジコンピューティングシステムです。 頑丈なエッジコンピューターは、工業用グレードのハードウェアを使用して作られており、1日24時間、週7日の信頼性の高い動作を保証するためにテストされ、検証されています。 さらに、頑丈なエッジコンピューターは、堅牢性を念頭に置いて設計・製造されています。ファンレス設計により、衝撃、振動、ほこり、汚れ、破片、水、および極端な温度に頻繁にさらされる環境に展開できます。
利点6：セキュリティの強化
エッジコンピューターを導入する5つ目の利点は、セキュリティが強化されることです。これは、データがローカルで処理されるため、移動距離が短くなり、ハッカーがネットワークを介してデータを傍受する機会が減るためです。 とはいえ、これはエッジコンピューターが破られることがないという意味ではありませんが、インターネットを介してクラウドに移動するデータが傍受される可能性が低いことを意味します。
エッジコンピューティングハードウェアのメーカーは、エッジコンピューティングデバイスの設計にセキュリティを組み込み、デバイス上のデータを保護しています。 安全対策には、ハードウェアベースのセキュリティを提供するTPM 2.0と呼ばれる暗号プロセッサーをエッジコンピューターに搭載することが含まれており、悪意のあるソフトウェアを導入してTPMのセキュリティ機能を改ざんすることにより、システムを操作することが困難になります。
利点7：完全なインテリジェントオートメーション
エッジコンピューティングは、AIアルゴリズムを実行するのに十分な強力さを持ち、企業の業務を最適化および微調整し、エネルギーを節約し、製品の品質を向上させるために使用できます。 エッジコンピューターは、生産施設で一般的に見られるさまざまなセンサーやカメラから大量の情報を収集し、その情報を使用してフィードバック制御システムを有効にすることができます。これにより、商品の生産者は、出力情報を使用してプロセスを改善し、より良い製品を作成することで、生産を微調整することができます。
例えば、メーカーがウィジェットを製造している場合、製造されるウィジェットの剛性を監視するセンサーを設置できます。システムが一部のウィジェットが柔らかいことを検出した場合、この情報を使用して生産プロセスを修正し、出力されるウィジェットの品質を向上させることができます。
簡単に言えば、完全なインテリジェントオートメーションとは、AI（人工知能）、機械学習（ML）、およびプロセスオートメーションを組み合わせて生産プロセスを改善し、機械が独自に考え、収集されたデータから学習し、プロセスに適応して可能な限り最高の製品を生産できるようにするものです。
エッジコンピューティングの例
エッジコンピューターを活用している産業をいくつかご紹介します。
1. インタラクティブキオスク端末
エッジコンピューターは、多くのセルフサービス型インタラクティブキオスク端末の心臓部を成しています。エッジコンピューターは、キオスク端末でよく使われるタッチスクリーンディスプレイ、センサー、カメラ、プリンター、クレジットカードリーダー、紙幣スキャナーに接続できるHDMI、DP、USB、COMポートを搭載しているため、キオスク端末を稼働させることができます。エッジコンピューターは、エンドユーザーが求めている製品やサービスを見つける手助けをすることで、インタラクティブな体験を提供し、エンドユーザーのショッピング体験を変革します。キオスク端末には通常、タッチスクリーン、スマートセンサー、カメラなどの最新IoTデバイスが搭載されています。エッジコンピューターは、キオスク端末を24時間365日安定して稼働させることができます。
2. 自動運転車
自動運転車は、エッジコンピューターから多大な恩恵を受けています。エッジコンピューターは、自動運転車、スマートファクトリーのカート、自動隊列走行トラックなど、自動運転車を安全に誘導するために必要なリアルタイムのデータ分析と意思決定を可能にするためです。エッジコンピューターは、自動運転車の様々なセンサーやカメラから送られてくるデータを処理し、他の車両、障害物、人物との衝突を避けるように車両を誘導することができます。
3. セキュリティおよび監視システム
エッジコンピューターシステムは、セキュリティおよび監視システムがクラウドへの依存度を低減するために不可欠です。処理や分析のために生データをクラウドに送信する代わりに、エッジコンピューティングシステムはデータをローカルで処理・分析し、特定の基準を満たすデータのみをクラウドに送信して後処理・分析を行います。これにより、セキュリティおよび監視システムはクラウドへの依存度を低減し、信頼性の高いインターネット接続が常に利用できるとは限らない遠隔地や不安定な環境でも動作できるようになります。
さらに、エッジコンピューティングシステムは、後処理やリモート監視のために必要なデータのみをクラウドに送信するため、これらのシステムが使用するインターネット帯域幅を削減します。これは、処理、分析、監視のためにビデオフィード全体をクラウドにアップロードしていた従来のモデルとは異なります。
さらに、頑丈なエッジコンピューターは、その堅牢な設計と製造品質のおかげで、最も過酷な環境でも耐えることができるため、セキュリティおよび監視システムと同じ場所に導入することができます。頑丈なエッジコンピューターは、頻繁な衝撃、振動、埃、破片、水、極端な温度にさらされる環境に展開することができます。これらは、一般的なデスクトップPCでは耐えられない環境であり、一般的なデスクトップPCは頑丈なエッジコンピューティングシステムのように頑丈ではありません。
4. 石油・ガス産業における資産のリモート監視
エッジコンピューターは、その頑丈な設計により、ファンレスで頑丈な設計のおかげで、温度が50⁰Cを超えることが多い油田に展開することができます。エッジコンピューターは、油田およびガス産業の運用に不可欠です。数千もの油田に展開された資産を監視し、スムーズで信頼性の高い運用を保証するために使用されるからです。さらに、油田やガス田はしばしば遠隔地にあるため、豊富な接続オプションを持つエッジコンピューターが重要になります。これにより、エッジデバイスは他のデバイスやインターネットと通信し、重要な情報をオフロードして資産を遠隔監視することができます。インターネット接続が利用できない場合でも、SIMスロットにより、ワイヤレスまたは有線インターネットが利用できない場合に冗長なセルラー接続を使用できるため、インターネット接続が利用可能になったときに、エッジコンピューターはデータをクラウドにオフロードすることができます。
5. 予知保全
エッジコンピューターは、膨大な数のIoTデバイスおよび製造設備からデータを収集します。エッジコンピューターは、工場現場で収集されたデータを分析し、工場が重機のメンテナンスを計画・予測することを可能にします。さらに、エッジコンピューターは、鉄道車両、バス、フェリー、ボートなどのデータを収集するためにエッジコンピューターを利用する運輸業界における予知保全にも利用できます。
予知保全により、企業は事前にメンテナンスを計画することができ、予期せぬメンテナンスや修理にかかるダウンタイムを削減することができます。これは、IoTデバイスから収集されたデータを使用して、いつ故障が発生するか、いつ機械がメンテナンスを必要とするかを予測できるためです。さらに、分析のほとんどがエッジコンピューターでローカルに行われるため、処理と分析のために一度クラウドに送信されていた生データの多くをローカルで処理・分析できるようになり、重要な情報のみをクラウドに送信するだけで済むため、大幅なコスト削減につながります。
Premio Edge Computing 事例集
事例 #1 - LiDARベースのスマート監視システムを接続するIoTゲートウェイ
PremioのRCO-1010シリーズ堅牢エッジコンピューターをIoTゲートウェイとして使用し、米国の主要な住宅改修小売業者のLiDARベースのスマート監視システムのネットワークを管理しました。エッジコンピューターは、安全性と損失防止のために顧客を追跡するために、LiDARセンサーの映像を処理・分析するために使用されました。
PremioのIoTゲートウェイがLiDARベースのスマート監視システムの管理にどのように使用されたかについて、詳しくはこちらをご覧ください。
事例 #2 - インテリジェント交通システムを稼働させるIoTゲートウェイ
顧客はPremioのRCO-1010堅牢エッジコンピューターを交通車両に設置し、旅行者や通勤者に交通車両の状況に関するリアルタイムの最新情報を提供しました。このシステム全体により、旅行者や通勤者は通勤計画をより立てやすくなり、交通会社は交通車両の予知保全を行うことができるようになりました。
RCO-1010エッジコンピューターがインテリジェント交通システムをどのように稼働させたかについて、詳しくはこちらをご覧ください。
結論
結局のところ、エッジコンピューターは、それらを導入する組織に多くのメリットと利点を提供します。さらに、エッジコンピューターの一般的なユースケースをいくつか紹介しました。最終的な結論として、CPUやストレージデバイスの技術進歩により、処理能力とストレージがより手頃な価格で高性能になったため、エッジコンピューターの人気は高まっています。
