全球首個“霧計算”實驗室就在上海

　  張江，上海科技大學，世界首個專門從事霧計算技術研究的上海霧計算實驗室坐落于此。有別于云計算，霧計算通過分散的架構，更接近終端用戶，利用靠近服務需求的計算資源進行數據處理。“霧計算已經成為國際研究熱點。”中科院無線傳感網與通信重點實驗室主任、上海霧計算實驗室聯合主任楊旸教授表示。

　　更符合物聯網應用

　　相較于家喻戶曉的云計算，“霧計算”可以說是個新鮮詞。云計算通過大量數據搜集，解決的是智能集中化。“好比家庭中，媽媽是‘云’，孩子是‘需求端’，爸爸是‘管道’。管道負責將需求傳遞給云，云來做決策。”楊旸打了個生動的比方。過去十年，“云管端”的運行模式一直維持著。

　　隨著物聯網應用的飛速發展，底層的傳感器數量、類型和需求都爆發式增長。所有數據通過管道傳到云端，管和云都會不堪重負，也會造成決策上的延時。“這種情況在無人駕駛等應用中是無法接受的。”楊旸說，“所以我們要改進‘云管端’的模式，而最好的方式就是讓管道由‘透明’變得‘智能’。霧計算因此應運而生。”

　　霧計算與我們的生活息息相關，它就存在于我們每天交互的眾多智能產品中。霧計算就處于云的邊緣和各個傳感器之間，既可以高到云端做決策，也可以在每一個終端上進行分析。大部分情況下，霧計算是局部集中，這也更符合物聯網在諸多行業中的廣泛應用需求。“就好像媽媽把一部分簡單的決策權交給了爸爸，因為爸爸本身就有判斷和處理信息的能力。”楊旸再次用到家庭的類比。

　　據介紹，霧計算的概念最早由美國思科公司在2012年提出，隨著物聯網技術的快速研發和推廣應用，學術界和工業界對于將計算下沉很快達成共識。

　　霧計算是云計算延伸

　　云計算是集中式的、不實時互通的、很難進行數據遷移，霧計算卻恰好與之互補。“霧計算設計的初衷就是為本地的節點和應用做服務的，這注定了它是一個分布式的計算系統，也是一個共享的計算平臺。”楊旸說。霧計算勝在數量龐大，盡管各個節點的計算能力有限，但都會發揮作用；云計算則強調整體計算能力，由集中的高性能計算設備完成計算。

　　“霧計算也是云計算的延伸，霧和云之間也有接口。”楊旸介紹，“其實一直以來，大家都希望讓計算離用戶更近。更分散、更迷你、更貼近用戶的‘霧’無疑會受到對數據處理的本地化和實時性有要求的物聯網應用歡迎。”

　　在上海霧計算實驗室聯合主任、上海科技大學信息科學與技術學院副教授羅喜良看來，霧計算最大的特點是“以小博大”。“當每一個節點都有了計算能力時，事實上就打造了一個類似自然界蜂群的群體智能，通過互相協作表現出宏觀智能。”相比于云計算，霧計算還具備抗毀性和穩定性等特征。“如果云被攻破，就群龍無首了；霧計算由于是分布式架構，即使一些計算節點遭到破壞使得數量變少，但工作還能維持。”羅喜良說。

　　霧計算節點沖刺3.0時代

　　基于對霧計算廣闊前景的敏銳洞察，ARM、思科、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學于2015年11月建立了國際霧計算產學研聯盟，中科院上海微系統與信息技術研究所是大陸地區第一個加入此聯盟的單位。目前聯盟大中華區已有10多家成員，包括上海科技大學、中興通訊和富士康等高校和企業。

　　去年4月24日，國際霧計算產學研聯盟大中華區在上海宣布成立。同日，上海科技大學與中國科學院上海微系統與信息技術研究所聯合創辦“上海霧計算實驗室”，這也是世界上首個專門從事霧計算技術研究的實驗室。

　　去年7月，上海霧計算實驗室發布第一代霧計算節點原型。“所謂霧計算節點，實際上是一個計算單元。它比底層的傳感器要強大，也可以共享，另外各節點和物聯網應用節點之間能夠通過不同無線技術互相通信。”楊旸介紹。去年年底，第二代霧計算節點面世。在第一代的基礎上，第二代霧計算節點朝小型化、便攜式方向發展。“3.0時代，我們想把節點做成有指向性的SoC芯片，當然它同樣具有計算、通信和信號處理等能力。”羅喜良表示。

　　據悉，實驗室在進行技術研發的同時，還在積極推進國內外標準化制定和商業模式探索。

　　前景廣闊但挑戰不小

　　有些用戶需求和數據經過分布式的霧計算節點處理后無需再上傳云端，更好滿足了實時服務的需求，其特有的靈活配置、低成本等優勢也讓其前景被普遍看好。羅喜良表示，“‘雙十一’那天相信很多人都有網被卡住的經歷，這就是數據集中到云端延時的一個典型表現。當數據處理分散到本地后，這樣的情況就會大大減少。”在解決交通擁堵、勘測復雜地形、視頻監控等方面，霧計算均能大顯身手。

　　資源的共享是霧計算的創新之處，也是其面臨的挑戰。陌生人的節點是否值得信任、能否處于可控狀態是當前需要解決的問題。如何在計算與通信之間謀求平衡也是下一階段要攻克的難題。“此外，各行業應用各有所需，如何讓霧計算與應用適配，需要我們在實踐中摸索規律。”楊旸表示。