IoTデバイスやIIoTデバイスが生み出す膨大なデータ量によって、エッジコンピューティングは爆発的に普及しています。5Gネットワークが拡大し、5Gがより普及するにつれて、新しいデバイスからこれまで以上に多くのデータが生成されるでしょう。そのため、多くの企業がリアルタイムの低遅延データ分析を実行するためにエッジコンピューティングが非常に効果的であると考えています。エッジコンピューティングは、データ生成源の近くでのデータのローカル処理を可能にしました。専門家は、エッジコンピューティングが近い将来ピークに達すると予測しています。では、エッジコンピューティングとは何でしょうか？エッジコンピューティングの利点とは？そして、エッジコンピューティングにおける「エッジ」とは何でしょうか？これらの疑問については、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をデータ生成源に近づける分散型コンピューティングフレームワークです。エッジコンピュータは、データを処理および保存するミニデータセンターのようなもので、ストレージまたは後処理のために必要なデータのみをクラウドに送信します。たとえば、エッジコンピューティングソリューションはIoTおよびIIoTデバイスの近くに配備され、リアルタイムのデータ収集、保存、処理を実現します。これにより、遅延が減少し、IoTデバイスに必要なインターネット帯域幅の量が削減されます。
エッジコンピューティングが普及したのは、IoTデバイスやIIoTデバイスによって生成されるすべてのデータを処理と保存のために集中型データセンターに送信すると、エッジコンピューティングによって簡単に解決できる遅延や帯域幅の問題が発生するためです。
エッジコンピューティングは、IoTおよびIIoTデバイスのデータをデータが生成されるソースでローカルに処理および保存することで、データセンターにかかる負担を軽減します。データセンターに送信するデータ量を減らすことで、エッジコンピュータを導入する組織は帯域幅コストを大幅に節約できます。さらに、データをローカルで処理することで、データがオリジンデバイスからデータセンターまで、そして戻るまでに長距離を移動する必要がなくなるため、遅延が大幅に削減されます。5Gがより普及するにつれて、エッジコンピューティングはさらに一般的かつ高速になり、エッジコンピューティングに依存する組織のエクスペリエンスを向上させるでしょう。
エッジコンピューティングは、製造施設などの産業現場で一般的である、数千のセンサーと接続されたデバイスによって生成されるデータを収集、処理、分析することによって得られるインサイトにより、組織や企業にとって不可欠です。
IoTおよびIIoTデバイスによって生成されるデータを分析することで、企業の業務に関する深い洞察が得られ、組織はリアルタイムデータに基づいて迅速に行動できるようになります。リアルタイムで洞察に反応する能力により、企業や組織は生産性と提供する製品やサービスの品質を向上させることができます。しかし、データから貴重な洞察を引き出すには、データ生成源の近くにあるエッジにコンピューティング能力を移行させる必要があります。
そうは言っても、エッジコンピューティングが絶大な人気を集めているにもかかわらず、クラウドコンピューティングは今日の現代世界においてその地位を保っています。エッジコンピューティングは、リアルタイムで低遅延のデータ処理を必要とするアプリケーションを可能にすることで、クラウドコンピューティングを補完します。
エッジコンピューティングにおける「エッジ」とは？
エッジコンピューティングの文脈では、「エッジ」はデータ生成元を指します。たとえば、作物の成長を監視するためにIoTデバイスやセンサーを配置している場合、エッジはデータを生成するセンサーやIoTデバイスの近くのどこかに位置します。エッジは、データを生成するデバイスから数千マイル離れた場所にあることが多いクラウドとは異なります。そうは言っても、トポロジによって異なるため、エッジがどこにあるかという問題はアプリケーションごとに異なります。しかし、通常、エッジはクラウドよりもデータ生成デバイスに近接しています。
エッジコンピューティングのメリットとは？
エッジコンピューティングにはいくつかの利点があり、以下で詳しく説明します。
1. 低遅延コンピューティング
エッジコンピューティングが提供する主要な利点の1つは、クラウドコンピューティングよりも大幅に低い遅延を提供することです。低遅延は、リアルタイムのデータ処理と分析が必要で、1ミリ秒が重要となるアプリケーションにとって不可欠です。一部のアプリケーションでは100ミリ秒の遅延で十分かもしれませんが、エッジコンピューティングでしか達成できない、はるかに低い遅延を必要とするミッションクリティカルなアプリケーションもあります。エッジコンピュータはデータ生成元に近くに配置されることが多いため、エッジコンピューティングは処理と分析のためにデータが移動する距離を短縮し、より低い遅延を提供します。
2. 帯域幅使用量の削減
エッジコンピューティングの2つ目の利点は、必要なインターネット帯域幅の量を削減することです。エッジコンピューティングでは、データはエッジコンピュータ上でローカルに収集、保存、処理されるため、すべての生データを処理と分析のためにデータセンターに転送する必要がなくなり、必要な帯域幅が少なくて済みます。
とはいえ、データをローカルで処理しても、クラウドにデータを送信する必要がないわけではありませんが、クラウドに送信するデータ量が少なくなります。これは、特定のトリガーを設定したデータが後処理と分析のためにクラウドに送信されるためです。これにより、必要なインターネット帯域幅の量が削減されます。従量制データプランを利用している企業や組織にとっては、大幅なコスト削減につながります。
3. データセンターへの負担軽減
データ量が指数関数的に増加しているため、データセンターにかかる負荷を軽減するための代替手段が求められています。エッジコンピューティングは、データをエッジコンピューティングデバイス上にローカルに保存および処理することで、データセンターにかかる負荷を軽減することができます。エッジコンピュータは大きく進化しており、強力なプロセッサと大容量の高速データストレージで構成でき、データをクラウドではなくエッジで処理および保存できます。
4. ワークロードの統合
エッジコンピューティングデバイスを導入することで、ワークロードを少数のデバイスに統合し、企業や組織は大幅なコスト削減を実現できます。これにより、組織はハードウェアのフットプリントを削減し、故障する可能性のあるコンポーネントが少なくなるため、障害発生点を減らすことができます。さらに、エッジコンピュータを使用してワークロードを統合することで、企業や組織が維持および監視するデバイスの数が少なくなります。
5. 予知保全
エッジコンピュータを導入するメリットの1つは、予知保全を可能にすることです。つまり、エッジPCは様々なデバイスやセンサーから収集したデータを監視し、機械や機器が正常かつ最適な状態で稼働していることを確認できます。さらに、エッジコンピュータはAIや機械学習（ML）アルゴリズムを使用して、故障が発生する可能性を検出し、故障が発生する前にメンテナンスや部品交換を行うよう管理者に促すことができます。これにより、生産を突然停止することなく、都合の良いときにメンテナンスを行うことができるため、企業は大幅な時間と費用を節約できます。
6. データセキュリティ
エッジコンピューティングは、データセンターへのデータ転送量が少ないため、データセキュリティを提供し、データセンターへの転送中にデータが誤って処理されたり悪用されたりする可能性を低減します。さらに、エッジコンピュータはTPM 2.0を搭載しており、認証と鍵管理によってデバイスを保護します。また、処理、ストレージ、アプリケーションを様々なコンピューティングデバイスに分散することで、単一の障害がネットワーク全体をダウンさせることを困難にします。
7. 信頼性
エッジコンピューティングハードウェアは堅牢化されており、エッジコンピューターの信頼性がこれまで以上に向上しています。堅牢なエッジコンピューターは、サーバーや一般的なデスクトップコンピューターでは耐えられない過酷な環境要因にさらされても、遠隔地や困難な環境に展開できます。さらに、エッジPCには様々な有線および無線接続オプションが装備されており、安定したインターネット接続が常に利用できない遠隔環境でも、エッジデバイスがインターネットに接続された状態を維持できます。
エッジコンピューティングのデメリット
エッジコンピューティングに関連するいくつかのデメリットは以下の通りです。
1. スケーラビリティ
クラウドコンピューティングのスケーリングは、マウスのクリックでストレージとコンピューティングパワーを簡単に追加できるため、エッジコンピューティングのスケーリングよりも簡単です。これは、組織がより多くのコンピューティングパワーやストレージスペースを実現するために、デバイスを追加または物理的にアップグレードする必要があるエッジコンピューティングの拡張とは異なります。
2. セキュリティ
分散型エッジコンピューティングネットワークのセキュリティ確保は困難であり、多くの場合、展開された各デバイスへの物理的なアクセスが必要になります。さらに、複数のエッジコンピューティングデバイスを追加すると、攻撃対象領域が増加します。それにもかかわらず、エッジコンピューターはTPM 2.0を搭載しており、認証とキー管理によって物理的な攻撃からデバイスを保護します。
3. ストレージ容量
エッジコンピューティングは、データセンターサーバーよりも多くのストレージスペースを必要とします。しかし、ソリッドステートデータストレージの容量が増加し、SSDが安価になるにつれて、エッジに十分なストレージを確保できるようになり、すべてのIoTおよびIIoTデータを保存するというデータセンターの負担が軽減されます。
4. メンテナンス
エッジコンピュータはサーバーよりもメンテナンスを必要とする場合があり、エッジPCへのアクセスはサーバーへのアクセスよりも困難で時間がかかることがよくあります。これは、エッジPCが分散配置されており、メンテナンスのためにデバイスが展開されている各場所を訪問する必要があるためです。これは、集中型コンピューティングソリューションを選択するよりも組織に多くの費用がかかる可能性があります。
エッジコンピューティングが重要な理由とは？
エッジコンピューティングが重要である理由は、IoTデバイスやIIoTデバイスによって生成されるデータの大幅な増加に対応するために不可欠であるためです。生成されるすべての生データは処理および保存される必要があり、データセンターにかかる負担を軽減するために、データをローカルで処理および保存するためのエッジコンピューティングデバイスの必要性が生じています。
エッジコンピュータは、データ生成源の近くに配置されたミニデータセンターのようなものです。エッジコンピュータは、データをローカルで処理および保存し、特定の重要なデータのみをクラウドにプッシュすることで、データセンターの負荷を軽減できます。エッジコンピューティングは、ほとんどのデータがローカルで処理および保存され、関連性のある重要なデータのみがクラウドに送信される点でクラウドコンピューティングとは異なります。これにより、データセンターが処理または保存する必要があるデータ量が大幅に削減されます。
例えば、監視システムを考えてみましょう。従来のシステムでは、すべての生の映像がリモート監視のためにクラウドにアップロードされていました。しかし、インテリジェントな監視システムはエッジコンピューターを搭載しており、映像を保存、処理、分析し、特定のトリガーを発生させた映像のみをリモート監視と制御のためにクラウドにアップロードします。すべての映像を送信するのではなく、一部の映像のみを送信することで、データセンターにかかる負担が大幅に軽減されます。したがって、データ爆発によるデータセンターへの負担を軽減するために、エッジコンピューティングが将来的に重要な役割を果たすことは間違いありません。
エッジでのコンピューティング：堅牢なエッジコンピューティング
エッジに配備されるエッジコンピュータは、多くの場合、厳しい環境に耐えられるように頑丈に作られています。工場、製造施設、屋外に配備されるシステムは、一般的な民生用デスクトップコンピュータでは処理できない過酷な環境条件に耐えることができる必要があります。
頑丈なエッジコンピューティングソリューションはファンレスで、ヒートシンクを使用して受動的に冷却されます。エッジコンピュータを受動的に冷却することで、システムメーカーはすべての開口部をなくし、ほこりや小さな粒子がシステムに入り込み、敏感な内部コンポーネントを損傷するのを防ぐことができます。
さらに、エッジコンピュータは-40℃から85℃までの広い動作温度範囲を備えています。広い動作温度範囲により、配備者は極寒または灼熱の環境にそれらを配備することができます。
さらに、堅牢なエッジPCは衝撃および振動耐性を備えています。MIL-STD-810Gに準拠し、5Gの衝撃と50GRMの振動に耐えることができます。これにより、組織は産業用PCが頻繁かつ継続的な衝撃と振動にさらされる環境にシステムを展開できます。
さらに、追加の衝撃および振動耐性のために、システムをSSDで構成できます。SSD（ソリッドステートドライブ）は、HDDがデータを保存するために使用する回転する金属プラッタよりも耐久性のあるソリッドシリコンNANDチップに保存するため、HDD（ハードディスクドライブ）よりも衝撃や振動への曝露に耐えることができます。
堅牢なエッジPCは、一般的な民生用デスクトップPCでは対応できない過酷な環境条件での導入に耐えるようにテストおよび検証された産業用グレードのコンポーネントを使用して製造されています。
また、堅牢なエッジコンピューティングソリューションは、展開環境がどれほど遠隔であっても、堅牢な産業用PCをインターネットに接続し続ける豊富な接続機能を備えています。システムには、超高速で低遅延の接続を実現するWi-Fi 6と、冗長な4G、LTE、または5G接続のために2つのSIMキャリアをインストールできるデュアルSIMソケットが装備されています。
クラウドコンピューティングとエッジコンピューティングの違いとは？
クラウドコンピューティングは、無制限のコンピューティング能力とストレージを提供する集中型コンピューティングフレームワークです。クラウドコンピューティングでは、ユーザーはインターネットを介してデータセンターコンピュータに接続し、使用するリソース（コンピューティング能力とストレージ）に対して料金を支払います。クラウドコンピューティングは、バックアップの保存、電子メール、仮想デスクトップ、ビッグデータ分析など、さまざまなユースケースに使用されます。クラウドコンピューティングは、企業や組織が基盤となるインフラストラクチャに投資することなく、コンピューティング能力、ストレージ、データベースに迅速にアクセスできる方法を提供するため、よく使用されます。
一方、エッジコンピューティングは、多くの産業グレードのPCがデータ生成源の近くのエッジに配置され、機密データをリアルタイムで処理する分散型コンピューティングフレームワークです。エッジコンピューティングは、超低遅延を提供し、インターネット帯域幅のコストを大幅に削減できるため、場合によってはクラウドコンピューティングよりも優先されます。
エッジコンピューティングは、クラウドを自分に引き寄せるようなものです。データが生成元の近くで処理されるため、クラウドよりも低い遅延を提供し、データが処理のためにデータセンターまで数千マイル移動する必要がありません。データがローカルで処理されるため、すべての生データをクラウドに送信する必要がなく、インターネット帯域幅のコストを大幅に節約できる可能性があります。代わりに、重要なデータのみがリモート監視のためにクラウドに送信されます。
例えば、ある組織が自動運転車を開発しているとします。その場合、センサー、高解像度カメラ、および車両に搭載されたその他のデバイスからデータを取得するために、堅牢な産業グレードのコンピューターが必要です。センサーやカメラから生成されるデータ量は、無線でクラウドにアップロードするには大きすぎるため、超高速NVMeストレージと強力な処理能力を備えた堅牢なエッジコンピューターを導入し、リアルタイムでデータを収集および保存する必要があります。
また、エッジコンピューティングソリューションは、無線接続が限定的またはまったくない遠隔地への配備に最適です。エッジコンピューターはインターネットなしで機能し、インターネット接続が利用可能なときに重要な情報をクラウドにアップロードできます。さらに、エッジコンピューターには、最新のWi-Fi 6やセルラー接続を含むワイヤレス接続機能が搭載されており、デュアルSIMソケットによりデュアルSIMカードを追加して冗長性を確保できます。プライマリキャリアが接続を提供できない場合、システムはセカンダリキャリアに接続するようにプログラムできます。
エッジコンピューティングにはクラウドコンピューティングにはない利点がありますが、クラウドコンピューティングに取って代わるものではなく、クラウドコンピューティングを補完してエッジでの追加アプリケーションを可能にする、単なる追加のコンピューティングフレームワークにすぎません。
エッジコンピューティングの例にはどのようなものがありますか？
エッジコンピューティングの一般的な例をいくつか見てみましょう。
1. 車両フリート管理
CANBusネットワークに接続し、車速、エンジン回転数、操舵角、走行距離、メンテナンスの必要性など、さまざまな豊富な情報を収集してクラウドに中継できるため、頑丈なエッジコンピューティングデバイスは、車両フリートをインテリジェントに管理するためにフリートに導入されることがよくあります。情報がクラウドに中継されると、フリート管理者はフリートのパフォーマンスを監視し、フリート車両から収集された膨大な量のデータから得られた貴重な洞察を使用して改善できます。フリート管理者は、データを使用してルートを最適化し、スケジュールを最適化し、フリート車両の予知保全を実行できます。これにより、フリートのパフォーマンスが向上し、運用コストが削減されます。
2. 産業オートメーションと制御
エッジコンピューターは、産業オートメーションと制御の目的で、製品製造施設でよく使用されます。たとえば、エッジコンピューターは、要因マシン、センサー、および機器間の通信を可能にします。また、そのようなデバイスとインターネット間の通信も可能にし、リモート監視と制御のために重要な情報をクラウドにオフロードできるようにします。さらに、エッジコンピューターは、複数の操作を単一のシステムにグループ化することで、ワークロードを統合できます。これによりシステムが簡素化され、効率が向上します。
3. 石油・ガス資産のリモート監視
エッジコンピューティングソリューションは、石油・ガス田に展開されている膨大な数の資産を監視および制御するために、石油・ガス田に導入されることがよくあります。たとえば、エッジPCはパイプライン内の燃料の流れを監視するために使用され、ガスおよび石油生産施設に運用に関する貴重な洞察を提供します。これにより、重大な問題を特定し、迅速に対応することができます。
4. スマート農業
エッジPCは、スマート農業アプリケーション向けのIoTゲートウェイとしてもよく導入されます。たとえば、エッジコンピューティングソリューションは、天候、土壌水分、日照、その他の変数を収集、処理、分析して作物の成長を改善するために頻繁に使用されます。さらに、IoTエッジコンピューターから収集されたデータがもたらす洞察は、農家が作物の生産量を予測するために使用でき、農家が栽培と販売の準備ができたときに作物の流通をより適切に計画できるようにします。
5. インテリジェント監視システム
エッジコンピューティングソリューションは、過酷な環境条件下で屋内外に導入できるため、インテリジェント監視システムの一部としても導入されます。頑丈なエッジコンピューターは、ビデオ映像を収集、処理、分析するために使用され、特定のトリガーを発生させる映像のみをリモート監視および制御のためにクラウドに送信します。これは、すべてのビデオ映像をクラウドにアップロードする非インテリジェント監視システムとは異なります。エッジPCを搭載したインテリジェント監視システムは、一部の映像のみがクラウドに送信されるため、システムに必要なインターネット帯域幅を削減します。
6. キオスク端末
頑丈なエッジコンピューティングソリューションは、スーパーマーケット、空港、その他の公共の場所で目にするようなキオスク端末に頻繁に導入されます。エッジPCは、キオスク端末で通常見られるさまざまな周辺機器に接続できる豊富なI/Oを備えているため、よく使用されます。周辺機器には、紙幣リーダー、バーコードスキャナー、指紋スキャナー、カメラ、モニター、レシートプリンター、およびキオスク端末で一般的に見られるその他の周辺機器が含まれます。さらに、キオスクPCは、キオスク端末の厳しい環境条件に耐えるように強化されており、キオスクへの導入に理想的なソリューションです。また、豊富なワイヤレス接続機能を備えているため、キオスク端末はインターネットに接続され、顧客にサービスを提供し続けます。
5Gはエッジコンピューティングをどのように強化しますか？
5Gは、従来の4G技術よりもはるかに優れた遅延を提供し、エンドユーザーに近い場所で4Gよりも10倍の速度を提供するため、アプリケーションのパフォーマンスが大幅に向上し、システムが膨大な量のデータをリアルタイムで処理して顧客サービスを向上させることができます。5Gは、クラウドのような処理能力、ストレージ、ネットワークを、エンドユーザーがいるエッジにより近づけることを容易にします。
さらに、エッジコンピューティングと5Gを組み合わせることで、以前はエッジで困難だった人工知能、機械学習、IoT処理、および意思決定をエッジで実現できます。これは、5Gとエッジコンピューティングが超高速の情報処理を可能にするためです。5Gアンテナの近くのエッジで情報を処理することで、データ送信の距離と時間が短縮され、リアルタイム処理と意思決定が可能になります。低遅延は、多くの高度なアプリケーションにとって決定的な要因です。5Gは、1～2ミリ秒の遅延を約束するため、このようなアプリケーションを可能にし、アプリケーションのパフォーマンスを向上させます。
Premioのエッジコンピューティングソリューション
Premioは、30年以上にわたり米国でエッジコンピューティングソリューションの設計と製造を行っています。Premioは、IoT処理に最適なエントリーレベルのシステムから、エッジでGPU高速推論分析を実行できるより高度なAIエッジコンピューターまで、幅広い種類のエッジPCを提供しています。エッジコンピューティングソリューションを見つけるのにサポートが必要な場合は、お問い合わせください。弊社のエッジコンピューティング専門家が、お客様の特定の要件を満たすソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
