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O que é a computação edge?

A computação edge permite que os dispositivos IoT processem e tomem medidas sobre dados em tempo real ou quase real, através do processamento de dados na periferia da rede

A computação edge explicada

A computação edge permite que os dispositivos em localizações remotas processem dados na "periferia" da rede, seja pelo dispositivo ou por um servidor local. E, quando os dados precisam de ser processados no datacenter central, apenas os dados mais importantes são transmitidos, minimizando, assim, a latência.

Porque é que as empresas utilizam a computação edge?

As empresas utilizam a computação edge para melhorar os tempos de resposta dos seus dispositivos remotos e para obter informações mais detalhadas e mais atempadamente dos dados dos dispositivos. A computação edge possibilita a computação em tempo real em localizações onde normalmente não seria viável e reduz o estrangulamento nas redes e nos datacenters que suportam dispositivos edge.

Sem a computação edge, o volume massivo de dados gerados por dispositivos edge sobrecarrega a maioria das redes empresariais atuais, impedindo todas as operações numa rede afetada. Os custos de IT podem subir exponencialmente. Os clientes insatisfeitos podem levar os seus negócios para outro local. As máquinas valiosas podem ser danificadas ou ser menos produtivas. O mais grave é que a segurança dos trabalhadores pode ser comprometida em indústrias que dependem de sensores inteligentes para mantê-los seguros.

Como funciona a computação edge?

Para tornar a funcionalidade em tempo real possível para aplicações inteligentes e sensores de IoT, a computação edge resolve três desafios interligados:

  • Ligar um dispositivo a uma rede a partir de uma localização remota.
  • Processamento de dados lento devido a limitações de rede ou de computação.
  • Dispositivos edge que causam problemas de largura de banda de rede.

Os avanços nas tecnologias de rede, como o 5G sem fios, permitiram resolver estes desafios à escala global e comercial. As redes 5G podem lidar com grandes quantidades de dados – recebidos e enviados de dispositivos e datacenters – em tempo quase real. (Existe até uma rede sem fios que utiliza criptomoedas para incentivar os utilizadores a alargar a cobertura a áreas de difícil alcance.)

Contudo, os avanços na tecnologia sem fios são apenas parte da solução para fazer com que a computação edge funcione em escala. Ser seletivo sobre os dados a incluir e excluir em fluxos de dados em redes também é fundamental para reduzir a latência e fornecer resultados em tempo real. Por exemplo:

Uma câmara de segurança num armazém remoto utiliza IA para identificar atividades suspeitas e só envia esses dados específicos para o datacenter principal para processamento imediato. Assim, em vez de a câmara sobrecarregar a rede 24 horas por dia, transmitindo constantemente todas as suas imagens, apenas envia clips de vídeo relevantes. Isto liberta a largura de banda de rede da empresa e calcula recursos de processamento para outras utilizações.

Mais casos de utilização possíveis graças à computação edge:

  • Uma loja de retalho a 1600 km do datacenter principal da empresa utiliza dispositivos sem fios de ponto de venda para processar instantaneamente pagamentos.
  • Uma plataforma petrolífera no meio do oceano utiliza sensores IoT e IA para detetar rapidamente avarias no equipamento antes que se agravem.
  • Um sistema de irrigação num terreno agrícola remoto ajusta a quantidade de água que utiliza em tempo real através da deteção dos níveis de humidade no solo.

Por que motivo a computação edge é importante?

Da segurança no local de trabalho à segurança e produtividade, os benefícios da computação edge são vastos:

Operações mais eficientes. A computação edge ajuda as empresas a otimizar as suas operações diárias ao processar rapidamente grandes volumes de dados em ou perto dos locais onde esses dados são recolhidos. Isto é mais eficiente do que enviar todos os dados recolhidos para uma cloud centralizada ou um datacenter principal a vários fusos horários de distância, o que causaria atrasos de rede excessivos e problemas de desempenho.

Tempos de resposta mais rápidos. Ignorar localizações centralizadas da cloud e dos datacenters permite que as empresas processem dados de forma mais rápida e fiável, em tempo real ou quase real. Considere a latência de dados, os estrangulamentos de rede e a qualidade de dados diminuída que podem surgir ao tentar enviar informações de milhares de sensores, câmaras ou outros dispositivos inteligentes para um escritório central de uma só vez. Em vez disso, a computação edge permite que os dispositivos na periferia de uma rede alertem instantaneamente o pessoal e o equipamento essencial relativamente a falhas mecânicas, ameaças de segurança e outros incidentes críticos para que possa ser tomada uma ação rápida.

Maior produtividade dos colaboradores. A computação edge permite que as empresas entreguem mais rapidamente os dados de que os trabalhadores precisam para concluir as tarefas da forma mais eficiente possível. Além disso, em áreas de trabalho inteligentes que tiram partido da automatização e manutenção preditiva, a computação edge mantém o equipamento de que os trabalhadores precisam a funcionar sem problemas, sem interrupções ou erros facilmente evitáveis.

Segurança de trabalho melhorada. Em ambientes de trabalho em que equipamentos com falhas ou alterações a condições de trabalho podem causar ferimentos ou pior, os sensores de IoT e a computação edge podem ajudar a manter as pessoas seguras. Por exemplo, em plataformas de petróleo, pipelines de petróleo e outros casos de utilização industrial remota, a manutenção preditiva e os dados em tempo real analisados em ou perto do local de equipamento podem ajudar a aumentar a segurança dos trabalhadores e minimizar os impactos ambientais.

Funcionalidade em locais longínquos. A computação edge facilita a utilização de dados recolhidos em locais remotos onde a conectividade da Internet é intermitente ou a largura de banda da rede é limitada – por exemplo, a bordo de um navio de pesca no Mar de Bering ou numa vinha na zona rural italiana. Dados operacionais como a qualidade da água ou do solo podem ser constantemente monitorizados por sensores e podem ser tomadas medidas quando necessário. Assim que a conectividade da internet fica disponível, os dados relevantes podem ser transmitidos a um datacenter central para processamento e análise.

Segurança melhorada. Para as empresas, o risco de segurança de adicionar milhares de sensores e dispositivos ligados à Internet à sua rede é uma preocupação real. A computação edge ajuda a mitigar este risco ao permitir que as empresas processem dados localmente e os armazenem offline. Isto diminui os dados transmitidos através da rede e ajuda as empresas a serem menos vulneráveis a ameaças de segurança.

Soberania de dados. Ao recolher, processar, armazenar e utilizar dados dos clientes em alguma maneira, as organizações têm de respeitar os regulamentos de privacidade de dados do país ou região onde esses dados são recolhidos ou armazenados – por exemplo, o Regulamento Geral Sobre a Proteção de Dados (RGPD) da União Europeia. Mover dados para a cloud ou para um datacenter principal através das fronteiras nacionais pode dificultar a adesão aos regulamentos de soberania de dados, mas com a computação edge, as empresas podem garantir que estão a cumprir as diretrizes locais de soberania de dados ao processar e armazenar dados perto do local onde foram recolhidos.

Redução dos custos de TI. Com a computação edge, as empresas podem otimizar as despesas de IT ao processar dados localmente em vez de na cloud. Além de minimizar os custos de processamento e armazenamento na cloud das empresas, a computação edge diminui os custos de transmissão ao eliminar dados desnecessários na ou perto da localização onde são recolhidos.

Hardware e rede da computação edge

Na computação edge, grande parte da capacidade de processamento está fisicamente no local ou perto de onde os dados são recolhidos. Muitas vezes, o hardware de computação edge consiste nestes componentes físicos:

Os dispositivos edge incluem câmaras inteligentes, termómetros, robôs, drones, sensores de vibração e outros dispositivos IoT. Embora alguns dispositivos tenham capacidades de computação, memória e armazenamento incorporadas, nem todos têm.

Os processadores são as CPUs, as GPUs e a memória associada que fornecem energia aos sistemas de edge computing. Por exemplo, quanto mais potência de CPU um sistema de computação edge tiver, mais rápido poderá realizar tarefas e mais cargas de trabalho poderá suportar.

Os cluster/servidores são grupos de servidores que processam dados numa localização de edge, como num piso de fábrica ou numa zona de pesca industrial. Os clusters/servidores de edge são muitas vezes encarregados de executar aplicações empresariais, cargas de trabalho da empresa e serviços partilhados de uma organização.

Os gateways são clusters/servidores edge que executam funções de rede essenciais, como ativar a conectividade sem fios, fornecer proteção de firewall e processar e transmitir dados de dispositivos edge.

Os routers são dispositivos edge que ligam redes. Por exemplo, um router no edge pode ser utilizado para ligar as LANs de uma empresa a uma WAN ou à Internet.

Os comutadores, que também são referidos como nós de acesso, ligam vários dispositivos para criar uma rede.

Nós é um termo abrangente utilizado para descrever os dispositivos, servidores e gateways edge que permitem a computação edge.

Quais são algumas das caraterísticas do hardware edge?

O hardware edge tem de ser durável e fiável. Muitas vezes, este equipamento tem de conseguir suportar condições meteorológicas, ambientais e mecânicas extremas. Em particular, muitas vezes tem de ser:

Sem ventoinhas e sem ventilação. Com a fiabilidade a ser fundamental, especialmente em indústrias em que as avarias do equipamento podem interromper a produção e colocar os trabalhadores em perigo, o hardware edge tem de ser impérvio contra pó, sujidade, humidade e outros resíduos que o possam comprometer.

Resistente à temperatura. O hardware edge é frequentemente colocado no exterior em climas gelados, sufocantes e húmidos. Às vezes até é colocado debaixo de água. Ser capaz de suportar temperaturas negativas e bastante elevadas é uma obrigação em muitos casos.

Impérvio a movimentos repentinos. O hardware tem de conseguir suportar vibrações e choques causados por máquinas ou elementos naturais. É essencial criar estes componentes sem ventiladores, cabos e outras partes internas que possam facilmente soltar-se ou partir-se.

Dimensão reduzida. Com os computadores edge, compactar é a chave. Muitas vezes, precisam de ser instalados em locais de pequenas dimensões. Os exemplos incluem câmaras inteligentes colocadas em paredes, prateleiras e tetos e termómetros inteligentes empacotados em caixas de envio.

Equipado com armazenamento amplo. Os computadores edge que recolhem grandes quantidades de dados de dispositivos edge podem exigir armazenamento de dados significativo. Também têm de conseguir aceder a e transferir rapidamente grandes quantidades de dados.

Compatível com equipamentos novos e antigos. Os computadores edge, particularmente aqueles que operam em locais de produção ou fábricas, normalmente apresentam uma variedade de portas de I/O, incluindo portas USB, COM, Ethernet e portas para fins gerais. Isto permite-lhes conectar-se com equipamentos de produção, máquinas, dispositivos, sensores e alarmes novos e antigos.

Criado com várias opções de conectividade. Normalmente, os computadores edge suportam conectividade sem fios e com fios. Desta forma, se a ligação à Internet sem fios não for uma opção num local comercial remoto, como uma quinta ou um navio no mar, o computador ainda se pode ligar à Internet para transmitir dados.

Capaz de suportar vários tipos de entradas de energia. Os computadores edge suportam frequentemente uma variedade de entradas de energia para acomodar a ampla gama de entradas de energia que podem encontrar em locais remotos. Também requerem funcionalidades de proteção contra sobretensões, sobrecargas e energia para ajudar a prevenir danos elétricos.

Proteção contra ciberataques. Os dispositivos edge, que muitas vezes não podem ser geridos por administradores de rede tão rigorosamente como os seus congéneres no local e na cloud, tendem a ser mais vulneráveis a intenções maliciosas. Para ajudar a protegê-los contra malware e outros ciberataques, os dispositivos edge têm de estar equipados com ferramentas de segurança como firewalls e sistemas de deteção de intrusões baseados em redes.

Resistentes a adulteração. Uma vez que os dispositivos de computação edge são frequentemente utilizados em locais longínquos onde não podem ser monitorizados de forma consistente,têm de ser construídos com segurança integrada contra roubo, vandalismo e acesso físico não autorizado.

Computação cloud vs. edge vs. fog

A computação edge e fog são tecnologias de computação intermediárias que ajudam a mover os dados recolhidos por dispositivos IoT em localizações remotas para a cloud de uma empresa. Vamos explorar como a computação edge difere da computação fog e da computação na cloud e como as três funcionam em conjunto:

A computação na cloud permite que as empresas armazenem, processem e trabalhem de outra forma com os seus dados em servidores remotos ativos através da Internet. Os fornecedores comerciais de computação na cloud, como o Microsoft Azure oferecem plataformas de computação digital e coleções de serviços que as empresas podem utilizar para reduzir ou eliminar a infraestrutura física de TI e os custos associados. A computação na cloud também permite que as organizações entreguem capacidades de trabalho remoto seguras aos seus utilizadores, dimensionem mais facilmente os seus dados e aplicações e tirem proveito da IoT.

A computação edge permite a captura, o processamento e a análise de dados nas extremidades mais distantes da rede de uma organização: o "edge" (periferia). Isto permite que as organizações e indústrias trabalhem com dados urgentes em tempo real, por vezes sem precisar de comunicar com um datacenter principal e, muitas vezes, ao enviar apenas os dados mais relevantes para o datacenter principal para um processamento mais rápido. Desta forma, os recursos de computação principais, como as redes na cloud, não são utilizados com dados irrelevantes, o que reduz a latência de toda a rede. Também reduz os custos de rede.

Considere uma plataforma de exploração de petróleo a operar no meio do oceano. Os sensores que monitorizam informações como profundidade de exploração, pressão da superfície e taxa de fluxo de fluidos podem ajudar a manter as máquinas numa plataforma a funcionar sem problemas e ajudar a manter os trabalhadores e o ambiente seguros. Para tal, sem abrandar a rede desnecessariamente, os sensores enviam apenas os dados sobre necessidades de manutenção críticas, avarias no equipamento e detalhes de segurança dos trabalhadores na rede, o que possibilita identificar e reagir a problemas quase em tempo real.

A computação fog permite que os dados sejam temporariamente armazenados e analisados numa camada de computação entre a cloud e o edge para casos em que não é possível processar dados do edge devido a limitações de computação de equipamentos edge.

A partir do fog, os dados relevantes podem ser enviados para servidores na cloud para armazenamento a longo prazo e análise e utilização futuras. Ao não enviar todos os dados dos dispositivos edge para um datacenter central para processamento, a computação fog permite que as empresas reduzam parte da carga nos servidores cloud, o que ajuda a otimizar a eficiência de TI.

Por exemplo, considere uma empresa de gestão de edifícios que utiliza dispositivos inteligentes para automatizar o controlo de temperatura, ventilação, iluminação, extintores e alarmes de incêndio e segurança em todos os seus edifícios. Em vez de ter estes sensores a transmitir dados constantemente para o datacenter principal, a empresa tem um servidor na sala de controlo de cada edifício que gere problemas imediatos e envia apenas dados agregados para o datacenter principal quando o tráfego de rede e os recursos de computação têm capacidade em excesso. Esta camada de computação fog permite que a empresa maximize a sua eficiência de TI sem sacrificar o desempenho.

É importante ter em atenção que a computação edge não depende da computação fog. A computação fog é simplesmente uma opção adicional para ajudar as empresas a obter mais velocidade, desempenho e eficiência em determinados cenários de computação edge.

Casos e exemplos de utilização da computação edge

Os dispositivos IoT e a computação edge estão a transformar rapidamente a forma como as indústrias em todo o mundo trabalham com dados. Seguem-se algumas das utilizações mais importantes da computação edge nas empresas:

Escritórios secundários. Os dispositivos inteligentes e os sensores reduzem o número de recursos necessários para gerir os escritórios secundários de uma empresa. Considere controlos HVAC ligados à Internet, sensores que detetam quando as fotocopiadoras requerem reparações e câmaras de segurança. Ao enviar apenas os alertas de dispositivos mais essenciais para o datacenter principal de uma empresa, a computação edge ajuda a impedir o congestionamento do servidor e o tempo de atraso, ao mesmo tempo que aumenta bastante o tempo de resposta para problemas de instalações.

Fabrico. Os sensores nos pisos das fábricas podem ser utilizados para monitorizar os equipamentos relativamente a problemas de manutenção de rotina e avarias, bem como para manter os trabalhadores seguros. Além disso, equipamentos inteligentes em fábricas e armazéns podem aumentar a produtividade, reduzir os custos de produção e fornecer controlo de qualidade. Manter dados e análises no piso da fábrica em vez de enviá-los para um datacenter centralizado pode ajudar a evitar atrasos dispendiosos e potencialmente perigosos.

Energia. As empresas de energia e serviços públicos utilizam sensores IoT e computação edge para aumentar a eficiência, automatizar a rede de energia, simplificar a manutenção e compensar as falhas na conectividade da rede em locais remotos. Torres de energia, parques eólicos, plataformas petrolíferas e outras fontes de energia remota podem ser equipadas com dispositivos IoT capazes de suportar condições climáticas adversas e outros desafios ambientais. Estes dispositivos podem processar dados no ou perto do local de energia e enviar apenas os dados mais relevantes para o datacenter principal. Nos setores do petróleo e do gás, os sensores IoT e a computação edge fornecem alertas de segurança essenciais em tempo real que notificam os funcionários essenciais sobre reparações necessárias e avarias de equipamentos perigosos que podem levar a explosões ou outras catástrofes.

Agricultura. A computação edge pode ajudar a aumentar a eficiência agrícola e os rendimentos. Sensores IoT resistentes às intempéries e drones podem ajudar os agricultores a monitorizar a temperatura e o desempenho do equipamento; analisar os dados do solo, da luz e de outros dados ambientais; otimizar a quantidade de água e nutrientes utilizados na produção; e calcular a época de colheita mais eficientemente. A computação edge torna a utilização da tecnologia IoT mais rentável mesmo em locais remotos onde a conectividade da rede é limitada.

Retalho. Os grandes revendedores recolhem frequentemente grandes quantidades de dados em todas as lojas individuais. Ao utilizar a computação edge, os revendedores podem extrair informações empresariais melhoradas e reagir às informações em tempo real. Por exemplo, os revendedores podem recolher dados sobre o tráfego pedonal do cliente, controlar números de ponto de venda e monitorizar o sucesso de campanhas promocionais em todas as suas lojas e utilizar estes dados locais para gerir o inventário de forma mais eficaz e tomar decisões empresariais mais rápidas e informadas.

Cuidados de saúde. As utilizações da computação edge no setor dos cuidados de saúde são vastas. Os sensores de temperatura enviados com vacinas podem ajudar a garantir que mantêm a sua integridade ao longo da cadeia de fornecimento. Os equipamentos médicos em casa, como máquinas CPAP inteligentes e monitores de coração, podem recolher dados dos pacientes e enviar informações relevantes para o médico e para a rede de cuidados de saúde de um paciente. Os hospitais podem servir melhor os pacientes através da tecnologia de IoT para controlar os sinais vitais dos pacientes e controlar com mais precisão a localização dos equipamentos, como cadeiras de rodas e macas.

Veículos autónomos. Quase não existe margem de erro com carros, táxis, carrinhas e camiões autónomos. A computação edge permite-lhes responder de imediato e corretamente aos sinais de trânsito, condições da estrada, obstáculos, peões e outros veículos em tempo real.

Serviços da computação edge

À medida que a computação edge se tornou generalizada, os tipos de serviços relacionados para suportar a sua utilização também cresceram. Os serviços de computação edge atuais vão muito além de dispositivos e redes para incluir soluções para:

  • Executar análise de IA e outras capacidades empresariais em dispositivos IoT.
  • Consolidar dados edge em escala e eliminar silos de dados.
  • Implementar, gerir e ajudar a proteger cargas de trabalho edge remotamente.
  • Otimizar os custos de execução de soluções edge.
  • Permitir que os dispositivos reajam mais rapidamente às alterações locais.
  • Garantir que os dispositivos operem de forma segura após longos períodos offline.

As soluções mais recentes incluem serviços para ajudar a incorporar a computação edge com tecnologias comuns, como bases de dados, sistemas operativos, cibersegurança, livros razão de blockchain e gestão de infraestruturas, para citar apenas alguns.

Exemplos dos serviços de computação edge da Microsoft:

Azure IoT Edge

Expanda a inteligência e as análises da cloud para dispositivos edge.

Azure Stack Edge

Leve a computação, o armazenamento e a inteligência do Azure para o edge com dispositivos geridos pelo Azure

Azure FXT Edge Filer

Suportar cargas de trabalho do HPC com uma solução de otimização de armazenamento híbrido

SQL do Azure no Edge

Obtenha informações de dados em tempo real para servidores, gateways e dispositivos IoT

Azure Percept

Acelere a inteligência de ponta do silício ao serviço

Azure Data Box

Mover dados armazenados ou em circulação para o Azure e computação edge de forma rápida e económica

Azure Network Function Manager

Implementar e gerir funções de rede 5G e SD-WAN em dispositivos edge

Windows para IoT

Crie soluções edge inteligentes com ferramentas de programador de nível empresarial, suporte e segurança

Avere vFXT for Azure

Execute cargas de trabalho baseadas em ficheiros e de elevado desempenho na cloud

Azure Front Door

Obtenha entrega de conteúdos de cloud rápida, fiável e mais segura com proteção inteligente contra ameaças

Azure confidential ledger

Armazenar metadados não estruturados num blockchain com um serviço gerido da API REST

Azure Sphere

Ligue com segurança os dispositivos com tecnologia MCU, do silício à cloud

Uma nota sobre serviços de computação edge de IA e análise

Os serviços de IA e análise para o edge são especialmente importantes para melhorar a automatização, a produtividade, a manutenção e a segurança. Eis um exemplo: implementar modelos preditivos em câmaras de fábrica pode ajudar a detetar problemas de controlo de qualidade e segurança. Neste caso, a solução aciona um alerta e processa os dados localmente para executar uma ação imediata ou envia-os para a cloud para análise instantânea antes de tomar medidas.

FAQ

  • A computação edge é uma tecnologia de rede que permite que os dispositivos em locais remotos processem dados e realizem ações em tempo real. Funciona ao minimizar a latência da rede através do processamento da maioria dos dados no "edge" (periferia) da rede, como pelo próprio dispositivo ou por um servidor próximo, e ao enviar apenas os dados mais relevantes para o datacenter principal para processamento quase instantâneo.

    Saiba mais

  • "Computação na cloud edge" é outra forma de dizer "computação edge", os dois termos significam a mesma coisa: permitir que os dispositivos em localizações remotas processem dados e executem ações em tempo real ao minimizar a latência de rede.

    Saiba mais

  • A tecnologia de computação edge inclui soluções de rede e hardware para permitir que os dispositivos inteligentes em ambientes remotos ou exigentes funcionem sem precisar de uma ligação completa a uma rede central. As soluções de rede incluem tecnologias como o 5G e soluções que ajudam a reduzir a latência ao minimizar a quantidade de dados enviados pela rede. Os dispositivos edge comuns incluem câmaras, sensores, servidores, processadores, comutadores e routers, que se ligam pela rede a um datacenter central. Em muitos casos, os dispositivos edge são executados localmente em IA e enviam apenas determinados dados críticos para o datacenter principal para processamento adicional.

    Saiba mais

  • A computação edge é frequentemente utilizada para locais como áreas de produção de fábricas, exposições de retalho, contentores de transporte, hospitais, obras, redes de energia e quintas, e até mesmo a Estação Espacial Internacional, onde dispositivos ou sensores precisam de funcionar em tempo real, mas têm apenas conectividade limitada a um datacenter principal. Permite que as empresas façam coisas como utilizar sensores para garantir que a maquinaria está a funcionar de forma segura e eficiente, detetar quando o inventário está baixo nas prateleiras das lojas, aumentar ou reduzir a irrigação em agricultura com base na humidade do solo, e detetar quando os trabalhadores podem estar em perigo.

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