泰雷兹技术报告：边缘计算带来的机遇和挑战？

Baiyukeji

【泰雷兹，Thomas Béhuret】虽然边缘计算听起来像是最新的流行语，但它为管理和从机器生成的数据中创造价值提供了新的机会。对于泰雷兹来说，长期以来一直将设计更智能的传感器作为优先事项，边缘计算可以为有前途的新应用铺平道路。但正如泰雷兹研究与技术公司基于互联网的技术部门经理Laurent Laudinet所解释的那样，这种新的云计算范式带来了额外的网络安全挑战，需要特别关注。
边缘计算是一种分布式模型，其中数据在本地处理，更接近数据生成的位置，而不是集中处理。一些分析师声称，这种优化的方法将成为未来企业计算环境的基石，因为它似乎提供了可能性。
要理解为什么边缘计算很重要，您必须将其视为企业向信息技术（IT）和运营技术 （OT） 融合的更广泛趋势的一部分。IT/OT融合：这一潜在趋势在2000年代中期加速发展，涉及缩小两个以前独立的领域之间的差距：OT，指的是用于控制工业信息系统的硬件和软件；IT扮演着类似的角色，但用于企业信息系统 （EIS）。
OT 的世界与物理机器、传感器和工业流程有关。过去，这些系统往往与专注于数据管理、处理和分析的 IT 部门处于不同的孤岛中。这种双轨方法在一定程度上归因于专业化，但也归因于工业过程安全和安保问题。边缘计算有望缩小这一差距。过去，出于延迟或安全原因，某些计算和数据处理操作只能在本地运行。但如今，这些相同的操作可以在网络边缘的机器上执行。
边缘计算为OT提供了与云计算为IT带来类似的可能性，包括使应用程序定期更新更接近用户侧。此外，许多企业已经将其信息系统迁移到了云端。因此，边缘计算还有一个额外的好处，因为它可以连接不同的工业信息系统，将来自以前隔离来源的数据联系起来。从业务和财务角度来看，这种新功能具有巨大的前景。
边缘计算改变游戏规则的潜力现已得到广泛认可。但在泰雷兹，我们相信，从最广泛的意义上讲，只有当边缘计算是全面、精心管理的云战略的一部分时，它才会有用。这是因为边缘计算只是第一步。从长远来看，它将让位于其他模型：如“雾计算”，其计算资源尽可能合理和有效地分布在网络节点上；甚至更进一步的是“液体计算”，计算资源都是动态分配的。
边缘计算会改变组织处理数据的方式吗？

边缘计算代表了一种范式转变，因此它将明显影响嵌入式应用程序的设计方式。
展望未来，应用程序将变得依赖于平台。同样，高效服务交付的责任将落在平台本身身上。从这个意义上说，边缘计算将从根本上改变应用程序的构建方式，需要软件和硬件设计团队之间的密切合作。其影响将体现在各个层面，一直到一线行动。
在IT领域，云计算的出现导致了大规模标准化的过程。现在，在边缘计算的OT中也发生了同样的情况。在 IT 的早期，服务器是有自己名字的独立机器。每次需要升级时，工作都必须逐个服务器完成，并且必须手动完成。但是，当科技巨头和其他云提供商将他们的解决方案推向市场时，这种临时方法就过时了。取而代之的是，重点转移到使用自动配置和批量维护等技术有效地管理不断增长的服务器网络。
边缘计算代表了类似的阶梯式变化，只是这次是在OT领域。从孤立的机器（或小型机器集群）到整套设备的转变将把问题从性能问题转变为物流和供应链管理问题。简而言之，我们需要撕毁规则手册并重新开始。
再打个比方，考虑一下单架无人作战飞行器和一群无人机之间的区别。在第一种情况下，运行性能取决于精心配置高度专业化的系统。但在第二种情况下，任务的成功不取决于整体的每个部分是如何配置的，而更多地取决于它们在群体中的协作方式。
这种新范式在安全和安保方面有何影响，这是泰雷兹开发的关键系统的关键考虑因素？
边缘计算与智能传感器有许多相似之处，这是泰雷兹的标志性成功案例，因为它涉及将计算资源和功能移近数据生成源。
也就是说，当您开发像我们这样的关键系统时，安全和安保当然是第一要务，尤其是在系统生存受到威胁时。由于我们所有的技术都经过完全的资格认证，因此升级它们将不可避免地是一个耗时的过程。
在将边缘计算功能嵌入现有系统之前，我们需要进行广泛的测试，以确保我们已经解决了与大规模标准化相关的风险，例如动态软件更新。这些升级后的系统也需要时间才能获得认证。在环境之间保持适当的隔离级别也很重要，这样我们就可以在不影响整个系统的情况下修改和升级组件。
从更普遍的角度来看，边缘计算模型提出了一系列独特的风险和挑战。如果我们要保持高标准的运营绩效、安全和安保，我们需要牢记这些。
边缘计算带来风险和挑战是什么？

首先，拥有地理上分散的数据处理机器（如边缘架构中的情况）会带来网络安全风险。例如，安装在火车轨道上的一套设备：每个设备都嵌入到一个物理基础设施中，而这些基础设施不一定在任何时候都是安全的。因此，存在一个或多个组成计算节点发生故障的风险。在这种情况下，答案是应用“零信任”原则：一种用于网络安全的方法，假设没有一个节点可以自动被信任。
在泰雷兹，我们认为这一原则对于在节点离线时保持功能链弹性至关重要。它在抵御供应链攻击方面同样重要，供应链攻击是云架构中的常见威胁。这种对弹性的需求意味着设计能够支持第三方应用程序的执行环境，而不会损害这些应用程序的行为损害整个系统的安全性。当您像泰雷兹一样追求有凝聚力的开放式创新战略时，请务必牢记这些因素。
边缘计算能为相关部门和行业带来什么

好处？

在我看来，最明显的好处是它意味着支撑我之前提到的功能链。这些链是边缘计算模型的支柱，因此正确管理和完全安全非常重要。无数标准化计算节点的部署使这些链比以往任何时候都更加强大和自主。例如，如果一台计算机脱机，则可以在另一个节点上的其他位置恢复计算。很容易看出，这对任何类型的技术都会产生多大的影响，因为信息处理链的中断可能会导致整个系统停滞不前。
一个例子是装甲车的自我保护，其中一个计算节点在另一个计算节点发生故障时接管的选择在决定性时刻被证明是至关重要的。另一个例子是在波涛汹涌的海面上作业的无人水面飞行器，这阻碍了无线电波的传输，其中支持边缘的计算能力将增强弹性和自主性。
边缘计算的出现也可能是预测性维护的分水岭，这是工业4.0模型的核心。例如，我们可以很容易地想象控制器动态调整制造过程以考虑机床的状况，或者一组传感器监控生产线阳极和阴极并确定何时是更换它们的最佳时间。在所有这些过程中，边缘计算都提高了效率标准。
最有前途的应用之一是所谓的“太空边缘计算”，它涉及为卫星系统开发新的星载数据处理能力。边缘计算与太空领域特别相关，在太空领域，在轨道上部署计算资源的能力，以及在飞行中将功能分配给正确组件的能力，可以大大提高卫星效率。
未来，卫星将能够在飞越目标区域时运行监视应用程序，其处理能力要大得多。同时，边缘资源池将进一步优化卫星在轨计算能力，提升任务性能，终结“一个模块，一种功能”模式。
我们目前有几个太空边缘计算项目正在筹备中。其中两个项目由泰雷兹和意大利莱昂纳多公司的合资企业泰雷兹阿莱尼亚航天公司领导，目前正处于后期阶段。第一个目标是在国际空间站上部署一套技术——计算系统、软件框架和高性能地球观测传感器，以期解锁新的在轨数据处理应用。第二个项目涉及DeeperVision，这是一个与Microsoft共同开发的地球观测数据分析应用程序，可以在云中大规模处理卫星图像。这两个用例都非常有前途。但其实，我们才刚刚开始探索边缘计算可以做什么！