ページコンテンツ:
- 進化するテクノロジートレンド – クラウドコンピューティングテクノロジーの継続的な成長は、より高速なリアルタイムアクションの必要性が高まるにつれて、限定的になる可能性があります。
- エッジへの移行 – エッジコンピューティングは、コスト削減とパフォーマンス効率の向上により、IoTにビジネスの柔軟性をもたらします。
- 5Gのためのエッジコンピューティング – 次世代の高速WWANはイノベーションを可能にしますが、新しいインフラストラクチャとネットワークトポロジーが必要です。
- 堅牢なエッジ – エッジコンピューティングがクラウドからさらに離れるにつれて、新しいテクノロジーをサポートするために堅牢化されたプラットフォームが必要になります。
- 堅牢なエッジコンピューターの5つの主要な特性
進化するテクノロジートレンド
産業界は、過去数十年でそのすべてのオペレーションのデジタル化を通じて、著しい技術的変化を遂げてきました。従来のプロセスにコンピューターが導入されたことにより、イノベーションが加速され、産業の自動化と最適化が効率的な成長を助けてきました。生産性とパフォーマンスを向上させ続けるために、複雑なスマートセンサー、人工知能、ビッグデータ、高度なロボティクスと改良されたデータ通信の新しい進歩が、新しい産業時代への道を開いています。
当初、クラウドコンピューティングの普及は、インターネット接続があればどのデバイスからでもアクセスできる高度なパフォーマンスインフラストラクチャを提供することで、すべての新しいイノベーションの主要な推進力でした。実際、組織の73%は、少なくとも1つのアプリケーション、またはエンタープライズコンピューティングインフラストラクチャの一部をクラウドに置いています。1 産業界は、IT環境をクラウドに移行することで、より大きなコスト削減を実現し、成長を最大化することができました。
また、ビッグデータがその優位性を確立したのは、スマートIoTセンサーを組み込み、機械をデジタル化して工場から経営層まであらゆるデータを記録することで、ビジネスオペレーションに関する新しい洞察を生み出し、意思決定のための貴重な情報を作成したからです。
しかし、今日の産業界は、集中型クラウドプラットフォームが将来のすべてのアプリケーションにとって普遍的な解決策ではない可能性があることにすぐに気づきました。IoTセンサーやデバイスから生成される膨大な量のデータを、常に遠く離れたクラウドへの帯域幅パイプラインに通すことはできません。現在の帯域幅の制限とネットワークレイテンシーを考慮すると、実際のリアルタイム分析やより大規模で複雑なデータセットを処理する能力を必要とするアプリケーションは、潜在的なボトルネックに直面し、そうでなければ達成不可能となるでしょう。パフォーマンス向上のためにこの障壁を突破し、同時に即座の洞察を提供するために、データ処理と通信はデータソース、すなわち「エッジ」の近くに配置される必要があります。
エッジへの移行
クラウドコンピューティングの集中型側面から離れることで、ほとんどの新しい機会が具体化し始めます。高度なIoTの急速な成長は、オートメーション、機械間通信、コンピュータービジョンなどのアプリケーションを加速するために、より高い柔軟性とパフォーマンスを必要とするでしょう。これは、データソースに物理的に近い場所に分散型エッジコンピューティングプラットフォームを統合することで実現できます。
ネットワークレイアウトにおける「エッジ」は、クラウドとデータを生成するデバイスのちょうど間に位置します。エッジコンピューティングは新しい概念ではありませんが、スマートデバイスの進歩と普及は、デジタルプラットフォームを通じて世界と相互作用する方法を変革しています。データ処理の移行は、より多くのデバイスが共有のピアツーピアネットワークを通じて相互接続されるにつれて、データセンターからこれらのデバイスへとさらにシフトしています。したがって、エッジは、ビジネスオペレーションを変革する未開発の機会の成長分野を表しています。
エッジコンピューティングの導入は、さまざまな状況で理想的なソリューションです。クラウド上の一元的なポイントに接続されたIoTデバイスの集合とは対照的に、エッジプラットフォームは、常に帯域幅を消費するのではなく、意味のある処理されたデータのみを転送することで、より優れた効率を提供できます。
例えば、モーションセンサーIPカメラを利用する建物のスマートセキュリティシステムを考えてみましょう。厳密なクラウドベースのシステムでは、これらのカメラは継続的にビデオデータを記録し、データセンターの別の場所にあるサーバーにストリーミングします。モーションセンサーアプリケーションは、記録されたビデオデータをレビューし、動きのある映像のみをアーカイブします。このシナリオでは、セキュリティシステムは建物のインターネットインフラに常に負荷をかけ、大量の帯域幅が生のビデオデータの継続的なストリームによって消費されます。
代わりに、インテリジェントなエッジコンピューターまたはサーバーは、モーションセンサーの計算をカメラシステムとクラウドネットワークの間に配置された別のプラットフォームに移動させることで、インフラにかかる負荷を軽減できます。カメラは近くのエッジコンピューターに接続され、すべてのビデオデータフィードを動きの有無について分析し、その結果、必要に応じてクラウドにアーカイブするために、より小さいサイズにパッケージ化された意味のあるデータのみを転送します。セキュリティシステムはネットワーク帯域幅とリソースを最小限に抑え、サーバーを他のタスクに解放するだけでなく、大幅なコスト削減を実現します。
さらに、すべてのローカル処理を処理するエッジコンピューターは、理論的にはクラウドネットワークから完全に切り離すことができ、信頼できるインターネット接続がない可能性がある遠隔地のビジネスにより柔軟性を提供します。また、ハイブリッドモデルでも機能し、時間帯に敏感ではないデータの計算タスクをエッジで管理し、日報の形で一日の終わりに中央クラウドサーバーにコンパイルすることができます。
エッジコンピューターの多様性は、さまざまな環境で展開できるというその能力により、イノベーションの新しい機会を提供します。ガートナーは、接続されたエッジデバイスが2021年までに250億台に増加すると推定しています。2 エッジコンピューティングは、市場の要求を満たす技術タイプではなく、新しいソリューションを推進するためにIoT技術とクラウドアクセスで満たされているトポロジーとフレームワークです。スマートデバイスの数が増えるにつれて、エッジコンピューティングにおける仲介者は、コアクラウドからデータ生成ソースに近いエンドデバイスまで、連続体全体に適切な処理ハブを配置することを促進するでしょう。
漸進的なエッジコンピューティングパラダイムは、この概念を現代の現実にするいくつかの重要な要因によって可能になります。プラットフォームの成長と強化は、さまざまなスマートセンサー、アクチュエータ、相互接続されたデバイスに起因し、それぞれが独自のメモリ、プロセッサ、ストレージ、ネットワーキング機能を持ち、互換性の向上と市場アクセスの容易さという傾向を考慮に入れています。
- コンピューティングとIoTの低コスト化
- 小型化されたフットプリントでの処理性能向上
- ビッグデータの指数関数的増加と帯域幅の制限
- 機械間での接続性と相互運用性
- フェデレーテッドラーニングに向けた機械学習の進歩
最近まで、クラウドの強さと規模の経済性のため、エッジコンピューティングは必要とされていませんでした。集中型環境では、データセンターはハイパースケールで動作することで処理能力を最大化し、印象的な計算能力を提供しました。しかし、実装の現実では、リアルタイムコンピューティングと最小限のレイテンシーを必要とするアプリケーションのボトルネックとなる帯域幅速度の制限を考慮する必要があります。大量のデータをバックホールする経済的コストとクラウドのイングレ/エグレス費用を考慮すると、企業は集中型クラウド環境と分散型エッジ環境の両方が将来の成長に必要であることにすぐに気づきます。
エッジコンピューティングに関する現在の注目の多くは、よりスマートなデータと貴重な予測的洞察を提供できるIoTシステムを開発することへの関心の高まりに端を発しています。エッジコンピューティングはITランドスケープのほぼすべての領域に影響を与えますが、IIoT（産業用IoT）がこのトレンドの最前線にあります。
ヘルスケア、運輸、製造、防衛、航空、鉱業、エネルギー、公益事業、通信など、多くの産業分野で情報技術（IT）と運用技術（OT）が融合しています。無線センサーおよびアクチュエータネットワークを搭載した接続システムは、水処理、電力、工場などの産業環境の管理に統合されつつあります。自動化、通信、およびネットワーキングの組み合わせは、成長するIIoTの不可欠な部分です。エッジコンピューティングは、IIoTデバイスから生成される大量のデータを効率的にフィルタリングおよび分析し、ローカルなリアルタイムアクションを実行するためのプラットフォーム容量を提供します。
革新的なITソリューションによる運用の近代化は、より直接的な制御とまとまった監視を可能にし、機械駆動のデータからより多くの価値を引き出します。IIoTの導入が着実に進むにつれて、産業組織は、資産の価値をさらに収益化し、意味のある結果を達成するための方法を見つけています。
5Gのためのエッジコンピューティング
エッジコンピューティングの集大成となる一例が、第5世代移動通信技術である5Gネットワークです。先行技術である4Gと同様に、5Gへの道は、大量のデータを管理するためにインターネットネットワーク接続の改善を必要とするスマートデバイスの指数関数的な成長に直接対応して開発されました。比較すると、4Gブロードバンドは1平方キロメートルあたり最大2,000台のアクティブなデバイスしかサポートできませんが、5G標準は同じスペースで最大100万台の接続デバイスをサポートするように設計されており、大規模なIoTネットワークの道を開いています。3
4Gと比較して10倍の速度で大量のデータを処理するには、ネットワークインフラストラクチャから接続されたすべてのデバイスに至るまで、まったく新しいシステム環境が必要です。5Gへの進化は、大規模なIoT密度に対するリアルタイム推論の複雑さを考慮すると、エッジコンピューティングプラットフォームの必要性を推進するでしょう。その理由は、5Gが非常に高い帯域幅周波数で動作するため、高速化が可能になりますが、全体的な範囲は減少し、リアルタイム処理能力の構造を提供するためです。
5G機能を適切に分散するためには、十分な5Gカバレッジを提供するために、高密度な場所に小型基地局を統合する必要があります。これこそがエッジコンピューティングの定義であり、リアルタイムコンピューティングをサポートするために、エンドユーザーにできるだけ近い場所に配置され、より高速な処理速度を提供するシステムです。5G技術は、自動運転車、高頻度取引、拡張現実、産業オートメーションなどの時間制約の厳しいアプリケーションを可能にするために、各基地局に展開されたエッジコンピューティングハブに依存しなければなりません。
これらの新興技術は、いつでもどこでも、ユーザーに信頼性と可用性をもってコンテンツや指示を配信するために、膨大な量のリアルタイム計算を必要とします。このデジタル変革は、データコンテンツをエッジに保持することでバックホールトラフィックを削減し、サービス品質を向上させるのに役立ちます。エッジコンピューティングは、5Gの到来において、遅延、管理、セキュリティ、監視に関するさまざまな課題を解決する上で極めて重要な役割を果たします。
しかし、エッジコンピューターがIIoTと5Gの統合を成功させるためには、いくつかの障害があります。過酷な産業環境で導入される場合、デリケートなコンピューター部品は、安定性と継続的な運用性が従来の機械の標準である極端な条件下で故障する危険に直面します。エッジコンピューターが成功するためには、通常のコンピューターでは持続不可能な状況で新しいコンピューティング機能を提供するために、産業用堅牢化が必要です。
堅牢なエッジ
インダストリー4.0または第4次産業革命としばしば称される重工業のデジタル化は、エッジコンピューティングとIIoTの利点を活用するエンドツーエンドのエコシステムを構築するための設備とプロセスの変革です。このエコシステムは、販売、調達、エンジニアリング、R&Dなどの内部機能から、サプライヤー、物流、エンドユーザーなどの外部プレイヤーに至るまで、企業資源計画（ERP）全体にわたるあらゆる側面を含みます。
データ、アプリケーション、サービス、電力をデータ生成元に近づけるエッジコンピューティングのアプリケーション構造は、より適切な戦略的意思決定を目指す産業工場にとって貴重な洞察を得ることができます。デジタル化のメリットは、生産効率の向上や戦術的な地域化の拡大にとどまらず、未開拓の新しい垂直市場向けの新しい製品や技術の開発の可能性も開きます。
エッジコンピューティングを導入するメリットは明らかですが、電子部品に有害な実際の環境に導入する場合、モバイルエッジコンピューティング機能を新しい領域にもたらすには、特殊な堅牢な産業用コンピューターが必要です。
例えば、地下深部の鉱山作業で使用される重機では、スマートIIoTセンサーと堅牢なエッジコンピューターを統合して、遠隔制御と無人設備を可能にしています。これにより、人間のオペレーターは、重い掘削ジャンボやローダーを安全に制御し、安全性、生産性、効率をさらに向上させることができます。地下鉱山の性質上、デリケートなコンピューター部品は、高レベルの衝撃、振動、高温、粉塵によって深刻な影響を受けます。この問題に対処するためには、エッジコンピューターを強化し、厳格な条件下で確実に動作するように検証する必要があります。IoTデータとエッジコンピューティングの追加は、プロセス最適化を通じて鉱業界に改善された洞察を提供し、資産利用率、予測メンテナンス、エネルギー管理、そして戦略的意思決定時の高度なモデリングのためのリアルタイム分析を向上させます。
堅牢なエッジコンピューティングソリューションは、産業鉱業の例のような過酷な使用条件に耐えるように特別に開発されており、製品設計全体にわたる堅牢化機能の組み込みにより、高い耐久性を実現できます。外部筐体から内部コンポーネントまで、堅牢なエッジコンピューターのすべての部品は、強力な振動、極端な温度、湿潤または粉塵の多い状況の問題に対処するために、機械工学と熱工学の組み合わせを通じて目的別に構築されています。
エッジ展開で考慮すべき堅牢なエッジコンピューターの5つの主要機能：
- ワイヤレス接続性
- モビリティとリモート展開
- パフォーマンスアクセラレーター
- 様々なI/OポートとPCIe/PCI拡張スロット
- 堅牢性とセキュリティ
堅牢なエッジコンピューティングのための必須ハードウェア要件5選（インフォグラフィックあり）
「堅牢なエッジコンピューター：未来の知能を強化する」インフォグラフィックをダウンロード
2. The Edge Completes the Cloud — A Gartner Trend Insight Report [↩]
3. 5G - Connection Density — Massive IoT and So Much More [↩]
4. Trusted Computing Group TPM 2.0 Library Specification Approved as an ISO/IEC International Standard Date Published: June 29, 2015 [↩]