رایانش مرزی (Edge Computing) چیست؟

در عصر دیجیتال و رشد بی‌وقفه فناوری‌های نوین، حجم عظیمی از داده‌ها به‌طور مداوم توسط دستگاه‌های هوشمند، حسگرها و برنامه‌های کاربردی تولید می‌شوند. این داده‌ها اغلب برای پردازش، تجزیه‌وتحلیل و تصمیم‌گیری به مراکز داده یا زیرساخت‌های ابری ارسال می‌شوند. اما در بسیاری از موارد وابستگی صرف به رایانش ابری به‌دلیل محدودیت‌هایی مانند تاخیر در انتقال داده، پهنای باند محدود و مسائل امنیتی، چالش‌برانگیز است.

در این میان رایانش مرزی (Edge Computing) به‌عنوان رویکردی نوآورانه و کاربردی ظهور کرده است که امکان پردازش داده‌ها را در نزدیک‌ترین نقطه به محل تولید آن‌ها فراهم می‌کند. این فناوری نه‌تنها سرعت پردازش و پاسخ‌گویی را افزایش می‌دهد، بلکه با کاهش نیاز به انتقال داده‌های حجیم به مراکز ابری، هزینه‌ها و مصرف پهنای باند را نیز به حداقل می‌رساند.

در مقاله‌‌ی پیش‌رو در وبلاگ اهورا بررسی مفهوم رایانش مرزی، تفاوت آن با رایانش ابری و مزایا و کاربردهای آن خواهیم پرداخت. همچنین نشان خواهیم داد که چگونه این فناوری می‌تواند به‌عنوان محرک اصلی در تحول دیجیتال و توسعه زیرساخت‌های هوشمند عمل کند.

رایانش مرزی چیست؟

رایانش مرزی (Edge Computing) رویکردی نوین در پردازش داده‌ها به‌شمار می‌رود که به‌جای ارسال تمامی اطلاعات به مراکز داده مرکزی یا زیرساخت‌های ابری برای پردازش و تحلیل، این عملیات را در نزدیکی منبع تولید داده انجام می‌دهد. در این معماری دستگاه‌ها، حسگرها و گره‌های شبکه به واحدهای پردازشی کوچک و توزیع‌شده تبدیل می‌شوند که می‌توانند داده‌ها را در همان محل یا در نزدیکی آن تحلیل و پردازش کنند.

این روش برخلاف مدل سنتی رایانش ابری که داده‌ها را به مراکز دوردست ارسال کرده و پس از پردازش نتایج را بازمی‌گرداند، با پردازش داده‌ها در لبه شبکه (نقطه‌ای نزدیک به منبع تولید داده) عمل می‌کند. چنین تغییری می‌تواند زمان پاسخ‌دهی را به‌شدت کاهش دهد، زیرا انتقال داده‌ها به مراکز داده‌ای که اغلب صدها یا هزاران کیلومتر دورتر هستند حذف یا به حداقل می‌رسد.

رایانش مرزی با رشد اینترنت اشیا (IoT) اهمیت بیشتری پیدا کرده است. دستگاه‌های هوشمند مانند دوربین‌های نظارتی، حسگرهای صنعتی، خودروهای خودران و تجهیزات پزشکی حجم عظیمی از داده‌های بلادرنگ را تولید می‌کنند. این داده‌ها نه‌تنها نیازمند پردازش سریع هستند، بلکه ممکن است انتقال تمامی آن‌ها به مراکز ابری به‌دلیل محدودیت پهنای باند و هزینه‌های بالا عملی نباشد.

به‌عنوان مثال در خودروهای خودران، حسگرها و دوربین‌ها دائما داده‌های مربوط به محیط اطراف خودرو را تولید می‌کنند. برای جلوگیری از تصادف یا واکنش به تغییرات جاده، این داده‌ها باید به‌سرعت پردازش شوند. ارسال داده‌ها به یک مرکز ابری برای تحلیل و سپس بازگرداندن پاسخ، می‌تواند منجر به تاخیرهای غیرقابل‌قبولی شود. در چنین شرایطی رایانش مرزی نقش کلیدی ایفا می‌کند و تحلیل داده‌ها مستقیما در خود خودرو یا در دستگاهی نزدیک به آن انجام می‌شود.

مزیت دیگر رایانش مرزی بهبود امنیت و حریم خصوصی است. در بسیاری از موارد داده‌های حساس و محرمانه می‌توانند پیش از ارسال به زیرساخت‌های ابری، در محل پردازش و فیلتر شوند. این ویژگی از انتقال اطلاعات غیرضروری جلوگیری کرده و خطرات ناشی از نقض امنیتی را کاهش می‌دهد.

در مجموع رایانش مرزی تغییرات بنیادینی در نحوه مدیریت و پردازش داده‌ها ایجاد کرده است. این رویکرد به سازمان‌ها و کاربران امکان می‌دهد تا داده‌های خود را با سرعت، امنیت و کارآمدی بیشتری پردازش کنند و زمینه را برای پذیرش گسترده فناوری‌هایی مانند هوش مصنوعی، اینترنت اشیا و شبکه‌های 5G فراهم آورند.

تفاوت رایانش ابری و رایانش مرزی

رایانش ابری (Cloud Computing) و رایانش مرزی (Edge Computing) دو رویکرد مختلف برای مدیریت و پردازش داده‌ها هستند که هر یک کاربردها و ویژگی‌های خاص خود را دارند. رایانش ابری بر پایه پردازش و ذخیره‌سازی داده‌ها در مراکز داده متمرکز است. در این روش تمامی داده‌ها از دستگاه‌ها و حسگرهای مختلف جمع‌آوری و به یک مرکز داده مرکزی یا زیرساخت ابری ارسال می‌شوند. سپس پردازش و تحلیل انجام می‌گیرد و نتایج به دستگاه‌ها بازگردانده می‌شود. در مقابل رایانش مرزی رویکردی توزیع‌شده است که پردازش داده‌ها را به نزدیک‌ترین نقطه به محل تولید آن‌ها منتقل می‌کند. به این ترتیب بسیاری از عملیات پردازشی مستقیما در دستگاه یا گره‌های شبکه‌ای نزدیک انجام می‌شوند، بدون آنکه نیاز باشد تمام داده‌ها به مراکز دوردست ارسال شوند.

یکی از تفاوت‌های کلیدی میان این دو رویکرد در زمان پاسخ‌دهی آن‌ها است. رایانش ابری به‌دلیل فاصله فیزیکی میان دستگاه‌های تولیدکننده داده و مراکز پردازشی، معمولا زمان بیشتری برای انتقال و پردازش داده‌ها نیاز دارد. این تاخیر ممکن است برای برنامه‌هایی که نیاز به پاسخ بلادرنگ دارند، مانند خودروهای خودران یا دستگاه‌های پزشکی حیاتی، غیرقابل‌قبول باشد. در عوض رایانش مرزی با پردازش داده‌ها در محل تولید یا نزدیکی آن، تاخیر را به حداقل می‌رساند و پاسخ‌دهی سریع‌تری ارائه می‌دهد.

وابستگی به شبکه نیز یکی دیگر از تفاوت‌های مهم میان این دو فناوری است. رایانش ابری به پهنای باند بالا و اتصال پایدار به اینترنت متکی است، زیرا انتقال حجم زیادی از داده‌ها به مراکز ابری، به ارتباطی قوی نیاز دارد. اما رایانش مرزی این وابستگی را کاهش می‌دهد، چرا که داده‌ها در همان محل یا نزدیکی آن پردازش می‌شوند و نیازی به انتقال مداوم تمامی اطلاعات به مراکز ابری وجود ندارد.

از نظر امنیت و حریم خصوصی نیز این دو رویکرد تفاوت‌های قابل‌توجهی دارند. در رایانش ابری داده‌های حساس باید از‌طریق شبکه به مراکز داده منتقل شوند که ممکن است خطرات امنیتی و نقض حریم خصوصی را به همراه داشته باشد. در مقابل رایانش مرزی با پردازش داده‌ها در محل، از ارسال داده‌های غیرضروری جلوگیری کرده و سطح امنیت و کنترل بر اطلاعات را افزایش می‌دهد.

کاربردها نیز از دیگر جنبه‌های تفاوت میان این دو فناوری هستند. رایانش ابری اغلب برای پردازش‌های سنگین و گسترده، مانند تحلیل کلان‌داده‌ها، اجرای مدل‌های پیشرفته هوش مصنوعی و ذخیره‌سازی طولانی‌مدت مناسب است. در حالی که رایانش مرزی بیشتر در کاربردهایی که نیاز به پاسخ‌دهی سریع و عملیات بلادرنگ دارند، مانند سیستم‌های نظارت صنعتی، اینترنت اشیا و بازی‌های آنلاین مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در نهایت هزینه‌ها نیز نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب میان این دو فناوری دارند. رایانش ابری به‌دلیل نیاز به پهنای باند بالا برای انتقال داده‌ها و استفاده از زیرساخت‌های بزرگ، ممکن است هزینه بیشتری به همراه داشته باشد. در مقابل رایانش مرزی می‌تواند با کاهش نیاز به انتقال داده‌ها و پردازش در نزدیکی منبع، هزینه‌ها را به حداقل برساند. به‌طور کلی رایانش ابری و مرزی هر دو بخشی از اکوسیستمی یکپارچه هستند و در بسیاری از موارد، به‌صورت مکمل یکدیگر عمل می‌کنند.

کاربرد رایانش مرزی چیست؟

رایانش مرزی با فراهم کردن امکان پردازش داده‌ها در نزدیکی منبع تولید آن‌ها، طیف گسترده‌ای از کاربردهای نوآورانه را ممکن ساخته است. این فناوری در صنایعی که نیاز به پاسخ‌دهی سریع، امنیت بالا و پردازش بلادرنگ دارند نقش کلیدی ایفا می‌کند. در ادامه برخی از مهم‌ترین کاربردهای رایانش مرزی را مورد بررسی قرار داده‌ایم.

1. اینترنت اشیا (IoT)

رایانش مرزی به‌عنوان زیرساخت اصلی برای اینترنت اشیا عمل می‌کند، جایی که دستگاه‌های مختلف مانند حسگرها و تجهیزات هوشمند، داده‌های بلادرنگ تولید می‌کنند. به‌عنوان مثال در یک خانه هوشمند، دستگاه‌هایی مانند ترموستات‌ها، دوربین‌های امنیتی و قفل‌های هوشمند می‌توانند داده‌ها را به‌صورت محلی پردازش کرده و عملکرد سریع‌تری ارائه دهند، بدون آنکه نیاز باشد داده‌ها به سرورهای ابری ارسال شوند.

2. خودروهای خودران

یکی از برجسته‌ترین کاربردهای رایانش مرزی در صنعت خودروهای خودران است. این وسایل نقلیه به حسگرها، دوربین‌ها و واحدهای پردازشی متکی هستند که داده‌ها را در همان لحظه تحلیل می‌کنند. برای مثال در مواجهه با موانع جاده‌ای، داده‌های حسگرها باید به‌سرعت پردازش شوند تا خودرو تصمیم‌گیری کند. رایانش مرزی این امکان را فراهم می‌کند که این عملیات حیاتی در داخل خودرو یا نزدیک به آن انجام شود، بدون اینکه تاخیر ناشی از ارسال داده‌ها به سرورهای ابری حس شود.

3. مراقبت‌های بهداشتی و پزشکی

در حوزه پزشکی رایانش مرزی امکان پردازش بلادرنگ داده‌های حیاتی بیماران را فراهم می‌کند. دستگاه‌های پایش سلامت که در بیمارستان‌ها یا حتی خانه‌های بیماران استفاده می‌شوند، می‌توانند داده‌های مربوط به ضربان قلب، فشار خون و سایر علائم حیاتی را در لحظه تحلیل کنند و در صورت نیاز هشدارهای فوری ارائه دهند. این کاربرد به‌ویژه در جراحی‌های رباتیک یا تجهیزات پزشکی حساس اهمیت دارد.

4. صنعت و تولید هوشمند

در کارخانه‌های هوشمند، ماشین‌آلات و خطوط تولید به حسگرهایی مجهز هستند که داده‌های مربوط به عملکرد و وضعیت تجهیزات را تولید می‌کنند. رایانش مرزی به حسگرها امکان می‌دهد تا داده‌ها را در لحظه تحلیل کرده و در صورت بروز خطا یا اختلال، سریعا اقدامات اصلاحی انجام شود. چنین فرآیندی به کاهش زمان خرابی و افزایش بهره‌وری کمک زیادی می‌کند.

5. سیستم‌های نظارتی و امنیتی

در سیستم‌های نظارتی مانند دوربین‌های امنیتی، رایانش مرزی امکان تحلیل بلادرنگ ویدیوها را فراهم می‌کند. برای مثال در محیطی شلوغ، دوربین‌های مجهز به رایانش مرزی می‌توانند حرکات مشکوک را تشخیص داده و هشدارهای فوری ارسال کنند. چنین روشی علاوه‌بر افزایش سرعت واکنش، از انتقال حجم بالایی از داده‌های ویدیویی به سرورهای ابری جلوگیری می‌کند.

6. شبکه‌های مخابراتی و فناوری 5G

با ظهور شبکه‌های 5G، حجم داده‌ها و نیاز به سرعت بالا در انتقال اطلاعات به‌طور چشمگیری افزایش یافته است. رایانش مرزی به اپراتورهای مخابراتی امکان می‌دهد تا داده‌ها را به‌صورت محلی پردازش کنند و خدمات سریع‌تری مانند پخش ویدیوی زنده یا بازی‌های آنلاین ارائه دهند. این فناوری همچنین ازدحام شبکه را کاهش داده و کیفیت خدمات را بهبود می‌بخشد.

7. بازی‌های آنلاین و واقعیت افزوده/واقعیت مجازی (AR/VR)

رایانش مرزی تاخیر در انتقال داده را به حداقل می‌رساند و تجربه کاربر در بازی‌های آنلاین و برنامه‌های واقعیت افزوده و مجازی را بهبود می‌بخشد. در چنین کاربردهایی هر میلی‌ثانیه تاخیر می‌تواند تاثیر قابل‌توجهی بر کیفیت تجربه کاربر داشته باشد؛ بنابراین پردازش داده‌ها در لبه شبکه از اهمیت بالایی برخوردار است.

8. مدیریت انرژی و شبکه‌های هوشمند

در شبکه‌های توزیع برق هوشمند، حسگرها و سیستم‌های کنترلی داده‌های مربوط به مصرف انرژی را جمع‌آوری می‌کنند. رایانش مرزی به این سیستم‌ها امکان می‌دهد تا داده‌ها را در لحظه تحلیل و جریان برق را بهینه کنند. این کاربرد به کاهش هدررفت انرژی و بهبود کارایی شبکه کمک می‌کند.

به‌طور کلی رایانش مرزی با سرعت، امنیت و کارایی خود در بسیاری از صنایع تحول ایجاد کرده است. این فناوری با افزایش وابستگی به داده‌ها و نیاز به تحلیل‌های بلادرنگ، روزبه‌روز کاربردهای گسترده‌تری پیدا می‌کند و زیرساخت‌های موردنیاز برای دنیای دیجیتال را تقویت می‌کند.

بیشتر بخوانید: زیرساخت ابری چیست؟ راهنمای انتخاب زیرساخت ابری

 

مزایا و معایب رایانش مرزی

رایانش مرزی (Edge Computing) به‌عنوان رویکردی نوآورانه برای پردازش داده‌ها، مجموعه‌ای از مزایا و معایب را به همراه دارد که باید در انتخاب و پیاده‌سازی آن مورد توجه قرار گیرد.

یکی از بزرگ‌ترین مزایای رایانش مرزی کاهش تاخیر در پردازش و پاسخ‌دهی است. از آن‌جا که داده‌ها در نزدیکی محل تولید پردازش می‌شوند، نیاز به ارسال اطلاعات به مراکز داده دوردست حذف می‌شود. این قابلیت به‌ویژه برای کاربردهایی که نیاز به پاسخ بلادرنگ دارند حیاتی به‌نظر می‌رسد. همچنین کاهش وابستگی به پهنای باند شبکه یکی دیگر از مزایای مهم رایانش مرزی است. در بسیاری از موارد انتقال حجم عظیمی از داده‌ها به مراکز ابری می‌تواند پهنای باند قابل‌توجهی مصرف کند، اما رایانش مرزی با پردازش داده‌ها در محل، هزینه‌های مربوطه را به حداقل می‌رساند.

از نظر امنیت و حریم خصوصی رایانش مرزی مزایای قابل‌توجهی دارد. به‌دلیل اینکه داده‌ها پیش از ارسال به شبکه پردازش و فیلتر می‌شوند، می‌توان اطلاعات حساس را محلی نگه داشت و تنها داده‌های ضروری را منتقل کرد. چنین رویکردی نه‌تنها خطر نقض حریم خصوصی را کاهش می‌دهد، بلکه امکان مدیریت بهتر داده‌های محرمانه را نیز فراهم می‌کند.

با این حال رایانش مرزی چالش‌ها و محدودیت‌هایی نیز دارد. یکی از مهم‌ترین آن‌ها پیچیدگی در مدیریت و نگهداری سیستم‌های توزیع‌شده است. برخلاف مراکز داده مرکزی که تمامی عملیات در یک مکان متمرکز انجام می‌شود، رایانش مرزی به دستگاه‌های متعدد و پراکنده‌ای وابسته است که باید به‌طور همزمان مدیریت شوند. این مسئله می‌تواند هزینه‌های نگهداری و تعمیرات را افزایش دهد.

یکی دیگر از چالش‌ها محدودیت در منابع محاسباتی و ذخیره‌سازی است. دستگاه‌های مرزی معمولا ظرفیت کمتری نسبت به مراکز داده دارند و نمی‌توانند حجم عظیمی از داده‌ها یا پردازش‌های پیچیده را مدیریت کنند. این محدودیت ممکن است برای کاربردهایی که نیاز به قدرت محاسباتی بالا دارند مشکل‌ساز باشد.

امنیت سایبری نیز در رایانش مرزی می‌تواند چالش مهمی باشد. از آن‌جا که داده‌ها و عملیات پردازشی در دستگاه‌های متعدد توزیع شده‌اند، سطح حمله برای مهاجمان سایبری گسترش می‌یابد. دستگاه‌های مرزی ممکن است به‌طور کامل از نظر امنیتی مقاوم نباشند و آسیب‌پذیری‌های آن‌ها می‌تواند خطرات بالقوه‌ای برای کل شبکه ایجاد کند.

در نهایت رایانش مرزی با وجود تمامی مزایای خود، یک فناوری مکمل است و نمی‌تواند به‌طور کامل جایگزین رایانش ابری شود. برای بسیاری از سازمان‌ها ترکیب این دو رویکرد بهترین راه‌حل است، چرا که رایانش مرزی می‌تواند نیازهای بلادرنگ و محلی را برطرف کند، در حالی که رایانش ابری امکان مدیریت و تحلیل گسترده داده‌ها را فراهم می‌کند. این تعامل می‌تواند به استفاده بهینه از هر دو فناوری کمک کند و مزایا را به حداکثر برساند.

جمع‌بندی

رایانش مرزی به‌عنوان یک فناوری نوین با انتقال پردازش داده‌ها به نزدیکی منبع تولید، دنیای فناوری را دگرگون کرده است. این رویکرد با کاهش زمان تاخیر، افزایش امنیت داده‌ها و کاهش وابستگی به پهنای باند، راه‌حل‌های جدیدی برای چالش‌های مربوط به داده‌های حجیم و بلادرنگ ارائه می‌دهد. با این حال محدودیت‌هایی مانند پیچیدگی در مدیریت سیستم‌های توزیع‌شده، امنیت سایبری و منابع محاسباتی محدود، از جمله مسائلی است که باید در هنگام پیاده‌سازی رایانش مرزی در نظر گرفته شود. ترکیب رایانش مرزی و ابری می‌تواند بهترین استراتژی برای سازمان‌ها و صنایع باشد، زیرا این دو فناوری می‌توانند به‌صورت مکمل عمل کرده و مزایای یکدیگر را تقویت کنند.

سوالات متداولی که شما می‌پرسید؟

1. رایانش مرزی برای چه نوع کاربردهایی مناسب است؟

رایانش مرزی برای کاربردهایی که نیاز به پردازش بلادرنگ، کاهش تاخیر و حفظ حریم خصوصی دارند، مانند خودروهای خودران، سیستم‌های نظارتی، اینترنت اشیا و شبکه‌های مخابراتی 5G مناسب است.

2. آیا رایانش مرزی می‌تواند جایگزین رایانش ابری شود؟

خیر، رایانش مرزی جایگزین رایانش ابری نیست، بلکه مکمل آن است. این دو فناوری با هم کار می‌کنند تا داده‌های محلی را بهینه پردازش کنند و در عین حال از قابلیت‌های گسترده رایانش ابری بهره‌مند شوند.

3. چالش‌های امنیتی رایانش مرزی چیست؟

در رایانش مرزی دستگاه‌های پراکنده و توزیع‌شده می‌توانند هدف حملات سایبری قرار گیرند. سطح حمله گسترده‌تر می‌شود و هر دستگاه باید به‌طور جداگانه از نظر امنیتی محافظت شود تا از نقض داده‌ها جلوگیری شود.

منابع:

Techtarget

IBM