什麼是邊緣計算？
邊緣計算是一種分散式運算架構，可讓 IoT 裝置快速處理網路邊緣的資料並採取動作。
邊緣雲端運算說明
邊緣計算可以讓遠端位置的裝置，透過裝置或本機伺服器在網路「邊緣」處理資料。當資料需要在中央資料中心處理時，只會傳輸最重要的資料，進而將延遲最小化。
為什麼企業要使用邊緣計算？
企業使用邊緣計算來改善遠端裝置的回應時間，以及從裝置資料取得更豐富、更及時的深入解析。邊緣計算可以在通常無法即時運算的位置實現即時運算，並減少支援邊緣裝置的網路和資料中心遇到的瓶頸。
若沒有邊緣計算，邊緣裝置所產生的大量資料將會使現今大部分的企業網路負擔過重，進而阻礙受影響網路的所有作業。IT 成本可能會暴增。不滿意的客戶可能會將業務轉移至其他地方。寶貴的機器可能會損壞，或單純造成生產力降低。但最重要的是，在依賴智慧型感應器確保工作者安全的產業中，工作者的安全可能會受到威脅。
邊緣計算如何運作？
為了實現智慧型應用程式和 IoT 感應器的即時功能，邊緣計算解決了三個相互關聯的挑戰：
- 將裝置從遠端位置連接至網路。
- 由於網路或運算限制，資料處理速度緩慢。
- 造成網路頻寬問題的邊緣裝置。
5G 無線技術等網路技術的進步，使得這些挑戰得以在全球商業規模解決。5G 網路可以近乎即時地處理裝置和資料中心之間傳輸的大量資料 (甚至還有無線網路使用加密貨幣鼓勵使用者將涵蓋範圍擴大到較難以觸及的區域)。
但要讓邊緣計算大規模運作，無線技術的進步只是解決方案的一部分。想要減少延遲並提供即時結果，就也必須在網路的資料流中選擇要包含和排除哪些資料。
邊緣計算的範例：
遠端倉儲中的監視攝影機使用 AI 來識別可疑的活動，並且只會將特定資料傳送至主要資料中心，以便立即處理。因此，攝影機不會每天 24 小時持續傳送所有錄影，造成網路負擔，而是只發送相關影片片段。這可以釋放公司的網路頻寬和運算處理資源，供其他用途使用。
邊緣計算使用案例和範例
更多邊緣雲端運算使用案例：
- 距離公司主要資料中心 1,000 英里的零售商店使用無線銷售點裝置立即處理付款。
- 在大海中的鑽油平台使用 IoT 感應器和 AI 來快速偵測設備故障，避免問題惡化。
- 遠端農田的灌溉系統透過偵測土壤濕度即時調整用水量。
為什麼邊緣計算很重要？
從工作場所安全到安全性和生產力，邊緣計算的優點眾多：
公用雲端
更有效率的營運。邊緣計算透過在收集資料的本地網站或附近位置快速處理大量資料，協助企業最佳化日常營運。這比將所有收集到的資料傳送到集中式雲端或數個時區外的主要資料中心更有效，因為後者會導致過度的網路延遲和效能問題。
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更快速的回應時間。邊緣計算會繞過集中式雲端和資料中心位置，讓公司能夠更快速且可靠地即時處理資料或接近資料。嘗試將資訊從數千個感應器、攝影機或其他智慧型裝置一次傳送到中央辦公室時，請考慮可能會出現的資料延遲、網路瓶頸和資料品質下降。相反地，邊緣計算可讓位於網路邊緣或邊緣附近的裝置立即警示重要人員和設備發生機械故障、安全性威脅和其他重大事件，以便迅速採取行動。
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更高效的員工生產力。邊緣計算讓企業能夠更迅速地提供工作者完成工作職責所需的資料，以實現最大效率。在利用自動化和預測性維護的智慧工作場所中，邊緣計算能夠讓員工所需的設備順暢地運作，而不會造成中斷或發生可輕易避免的錯誤。
公用雲端
改善工作場所安全。在工作環境中，故障的設備或工作條件改變可能導致受傷甚至更嚴重情況，IoT 感應器和邊緣計算有助於確保人員的安全。例如，在海上鑽油平台、油管和其他遠端工業使用案例中，在設備現場或附近分析預測性維護和即時資料有助於提高工作者的安全，並盡可能減少對環境的影響。
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遠距地點的功能性。邊緣計算可以更輕鬆地利用在網際網路連線不穩定或網路頻寬有限的遠端站台收集的資料，例如白令海的漁船上或義大利鄉村的葡萄園。感應器可以持續監控水質或土壤品質等操作資料，並視需要採取行動。連線至網際網路後，就能夠將相關資料傳送到中央資料中心進行處理和分析。
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增強的安全性。對於企業而言，將數千個連接網際網路的感應器和裝置新增到網路，非常需要考慮安全性風險。邊緣計算可以讓企業在本地處理資料並儲存於離線位置，藉此降低這類風險。如此一來，就可以減少在網路上傳輸的資料，並讓企業更不容易受到安全性威脅。
公用雲端
資料主權。收集、處理、儲存或以其他方式使用客戶資料時，組織必須遵守收集或儲存該資料之國家/地區的資料隱私權法規，例如歐盟的一般資料保護規定 (GDPR)。將資料移動到雲端或跨國家/地區的主要資料中心，可能會難以遵守資料主權相關法規，但若使用邊緣計算，企業就可以在資料收集位置附近處理及儲存資料，確保遵守當地資料主權方針。
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降低 IT 成本。使用邊緣計算，企業可以透過在本地處理資料，而非在雲端中處理，藉此最佳化 IT 費用。除了將公司的雲端處理和儲存成本最小化之外，邊緣計算也會在資料收集位置或附近刪除不必要的資料來降低傳輸成本。
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邊緣計算硬體和網路
在邊緣計算中，大部分處理能力實際位於資料收集位置或附近。邊緣計算硬體通常包含這些實體元件：
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邊緣裝置包括智慧型攝影機、溫度計、機器人、無人機、震動感應器及其他 IoT 裝置。雖然有些裝置有內建的運算、記憶體和儲存功能，但並非所有裝置都有。
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處理器是 CPU、GPU，以及支援邊緣計算系統的相關記憶體。例如，邊緣計算系統的 CPU 能力越高，執行工作的速度就越快，可支援的工作負載也越多。
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叢集/伺服器是在邊緣位置 (例如廠房或商業漁業) 處理資料的伺服器群。邊緣叢集/伺服器通常負責執行企業應用程式、企業工作負載，以及組織的共用服務。
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閘道是執行必要網路功能 (例如啟用無線連線、提供防火牆保護，以及處理和傳輸邊緣裝置資料) 的邊緣叢集/伺服器。
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路由器是連接網路的邊緣裝置。例如，邊緣路由器可用來使用 WAN 或網際網路來連接企業的 LAN。
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交換器 (也稱為存取節點) 能連接多部裝置以建立網路。
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節點是一個通用術語，用來描述啟用邊緣計算的邊緣裝置、伺服器和閘道。
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邊緣計算硬體有哪些特性？
邊緣計算硬體必須穩定且可靠。通常，此設備必須能夠承受極端天氣、環境和機械狀況。特別的地方在於，它通常必須是：
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無風扇和無通風。由於可靠性至關重要，特別是在設備故障可能導致生產中斷並危及工作者安全的產業中，因此邊緣硬體必須遠離灰塵、塵土、濕氣和其他可能對其造成損害的物質。
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可承受極端溫度。邊緣硬體通常設置在寒冷、悶熱和潮濕氣候下的室外，有時候甚至會設置在水底。在許多情況下，這些硬體必須能夠承受零度以下和接近沸騰的溫度。
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不受突然移動影響。這些硬體必須能夠承受機械或自然因素造成的震動和衝擊。打造這些零件時必須避免使用風扇、連接線和其他容易鬆動或斷裂的內部零件。
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小型尺寸。對於邊緣計算電腦而言，小巧是關鍵。邊緣計算電腦通常需要能放在狹窄的空間。範例包括設置在牆壁、架子和天花板上的智慧型攝影機，以及裝在貨運箱中的智慧型溫度計。
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配備足夠的儲存空間。邊緣計算電腦會從邊緣裝置收集大量資料，因此可能需要大量資料儲存空間，也必須能夠快速存取和傳輸大量資料。
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與新舊設備相容。邊緣計算電腦 (特別是在生產線或工廠環境運作的電腦) 通常會提供各種不同的 I/O 連接埠，包括 USB、COM、乙太網路和一般用途埠。這使邊緣計算電腦能夠與新舊生產設備、機器、裝置、感應器和警報器連接。
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具有多種連線選項。邊緣計算電腦通常同時支援無線和有線連線。如此一來，即使該電腦位於無法以無線方式連線至網際網路的遠端商業站台 (例如農場或遠洋船舶)，仍可連線到網際網路來傳輸資料。
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可支援多種電源輸入類型。邊緣計算電腦通常支援各種電源輸入方式，以便應對在遠端位置可能遇到的各種電源輸入類型。它們也需要具有突波、過電壓和電源保護功能，以避免造成電力損壞。
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防範網路攻擊。邊緣裝置通常無法像內部部署和雲端裝置一樣受到網路管理員的嚴格管理，因此較容易受到有心人士的攻擊。為了協助避免受到惡意程式碼和其他網路攻擊，邊緣裝置必須配備安全性工具，例如防火牆和網路入侵偵測系統。
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防竄改。由於邊緣計算裝置通常用於無法持續監控的偏遠地點，因此必須確保這類裝置的安全，防止盜竊、破壞和未經授權的實體存取。
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雲端運算、邊緣計算與霧運算
邊緣計算和霧運算是中繼運算技術，可協助將遠端位置的 IoT 裝置收集的資料移動到企業的雲端。讓我們探索邊緣計算與霧運算和雲端運算的不同之處，以及這三者如何搭配使用：
雲端運算讓公司能夠在透過網際網路託管的遠端伺服器上儲存、處理和執行資料工作。Microsoft Azure 等商業雲端運算提供者提供數位運算平台和服務集，公司可以使用它們來減少或免除實體 IT 基礎結構和相關成本。雲端運算也可讓組織為人員提供安全的遠端工作功能、更輕鬆地調整其資料和應用程式，以及善用 IoT。
邊緣計算可讓您在組織網路最遠的地方 (即「邊緣」) 擷取、處理和分析資料。這能夠讓組織和產業即時處理緊急資料，有時甚至不需要與主要資料中心通訊，而且通常只會將最相關的資料傳送至主要資料中心，以加快處理速度。這樣一來便能避免主要運算資源 (例如雲端網路) 遭不相關資料淹沒，進而減少整個網路的延遲，同時也能降低網路成本。
比方說在海洋中央作業的鑽油平台。追蹤鑽孔深度、表面壓力和流體流速等資訊的感應器可協助平台上的機器順暢運作，並有助於保護工作者和環境的安全。為了避免網路速度非必要地降低，感應器只會透過網路傳送有關重大維護需求、設備故障以及工作者安全詳細資料等資料，如此一來，便能即時發現問題並做出回應。
霧運算允許在雲端和邊緣之間的運算層中暫時儲存和分析資料，以應對因邊緣設備運算限制而無法處理邊緣資料的情況。
相關資料可以從霧中傳送到雲端伺服器長期儲存，並在日後分析和使用。霧運算不會將所有邊緣裝置資料傳送至中央資料中心進行處理，因此可讓公司減少其雲端伺服器的部分負載，有助於提升 IT 效率。
例如，假設有一間使用智慧型裝置來自動化所有建築物溫度控制、通風、照明、撒水器以及火災和安全性警報的建築管理公司。該公司不會讓這些感應器持續將資料傳送至主要資料中心，而是在每個建築物的控制室中設置可管理立即問題的伺服器，而且只會在網路流量和運算資源超出容量時，將彙總資料傳送至主要資料中心。此霧運算層可讓公司在不犧牲效能的情況下，將 IT 效率最大化。
請注意，邊緣計算並不依賴霧運算。霧運算只是一個額外的選項，可協助公司在特定邊緣計算情況下獲得更高的速度、效能及效率。
分公司的邊緣計算。智慧型裝置和感應器可減少經營公司次要辦公室所需的資源數量。比方說連接網際網路的 HVAC 控制項、在偵測影印機是否需要維修的感應器，以及監視攝影機。邊緣計算只向公司的主要資料中心傳送最重要的裝置警示，藉此協助防止伺服器壅塞和延遲，同時大幅增加設施問題的回應時間。
適用於製造業的邊緣計算。廠房的感應器可用來監視設備，以進行日常維護、處理故障，以及保護工作者的安全。此外，工廠和倉儲中的智慧設備可以提高生產力、降低生產成本，並提供品質控制。將資料和分析保存在廠房，而非傳送至集中式資料中心，也有助於避免成本高昂且有潛在危險的延遲。
適用於能源業的邊緣計算。電力和公用事業公司使用 Iot 感應器和邊緣計算來提高效率、實現電網自動化、簡化維護並彌補遠端位置網路連接的不足。電塔、風力發電場、鑽油平台及其他遠端能源可以配備 IoT 裝置，藉此承受天氣和其他環境挑戰。這些裝置可以在能源站或附近處理資料，並只將最相關的資料傳送至主要資料中心。在石油與天然氣領域，IoT 感應器和邊緣計算提供重要的即時安全警示，向重要人員通知必要維修和危險設備故障，以免導致爆炸或其他災難。
適用於農業的邊緣計算。邊緣計算有助於提高農業效率和產量。耐氣候 IoT 感應器和無人機有助於農民監測設備溫度和效能；分析土壤、光照和其他環境資料；最佳化農作物的用水量和養分；以及更有效率的收割時間。即使是網路連線能力受限的遠端位置，邊緣計算也讓使用 IoT 技術更具成本效益。
適用於零售業的邊緣計算。大型零售商通常會在個別商店收集大量資料。透過使用邊緣計算，零售商可以擷取更豐富的商業深入解析並即時做出回應。例如，零售商可以收集客流量資料、追蹤銷售點號碼，以及監視所有商店的促銷活動成果，並使用這類本地資料更有效地管理庫存，並做出更快速、更明智的商業決策。
適用於醫療保健業的邊緣計算。醫療保健領域的邊緣計算用途十分廣泛。與疫苗一起運輸的溫度感應器有助於確保疫苗在整個供應鏈中保持完整性。智慧型 CPAP 機器和心臟監測器等家用醫療設備可以收集病患資料，並將相關資訊傳送給病患的醫生和醫療保健網路。醫院可以使用 IoT 技術來追蹤病患的生命跡象，並更精確地追蹤如輪椅和輪床等設備的位置，為病患提供更好的服務。
適用於自動型交通工具產業的邊緣計算。自動駕駛汽車、計程車、貨車和卡車幾乎沒有犯錯的餘地。邊緣計算可讓自動駕駛車輛能夠對交通號誌、路況、障礙物、行人和其他車輛做出即時、正確的反應。
邊緣計算服務
隨著邊緣雲端運算逐漸廣泛採用，支援使用邊緣雲端運算的相關服務類型也逐漸增加。現今的邊緣計算服務不僅包括裝置和網路功能，也包含以下解決方案：
- 在 IoT 裝置上執行 AI、分析和其他商務功能。
- 大規模合併邊緣資料，並消除資料孤立。
- 遠端部署、管理及協助保護邊緣工作負載。
- 最佳化執行邊緣解決方案的成本。
- 讓裝置更快速地對本地變更做出反應。
- 確保設備在長時間離線後能可靠地運作。
最新的解決方案包括可協助將邊緣計算與常見技術結合的服務，例如資料庫、作業系統、網路安全性、區塊鏈總帳和基礎結構管理等等。
Microsoft 邊緣計算服務範例：
Azure IoT Edge
將雲端智慧和分析延伸到邊緣裝置。
Azure Stack Edge
使用 Azure 受控裝置將 Azure 計算、儲存體和智慧帶到邊緣。
Azure Sphere
安全地將 MCU 裝置從晶片連線至雲端。
Azure SQL Edge
取得 IoT 伺服器、閘道和裝置的即時資料深入解析。
Azure 資料箱
以合乎成本效益的方式，快速將已儲存或傳輸中的資料移至 Azure 和邊緣計算。
Azure 網路功能管理員
在邊緣裝置上部署及管理 5G 和 SD-WAN 網路功能。
Windows for IoT
使用企業級開發人員工具、支援和安全性，建立智慧邊緣解決方案。
Avere vFXT for Azure
在雲端執行高效能的檔案型工作負載。
關於 AI 和分析邊緣計算服務的說明
適用於邊緣的 AI 和分析服務對於改善自動化、生產力、維護和安全性特別有價值。以下是一個範例：將預測模型部署到工廠攝影機可協助偵測品質控制和安全性問題。在這種情況下，解決方案會觸發警示並在本地處理資料，藉此立即執行動作，或將資料傳送至雲端進行即時分析，再採取行動。
常見問題集
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邊緣計算是一種網路技術，可讓遠端位置的裝置即時處理資料並執行動作。其運作方式為：在網路「邊緣」(例如在裝置本身或附近伺服器) 處理大部分資料，並只將最相關的資料傳送至主要資料中心進行近乎即時的處理，以便盡量降低網路延遲。
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「邊緣雲端運算」是「邊緣計算」的另一種稱呼，這兩個詞彙代表的是同一件事：盡量降低網路延遲，讓遠端位置的裝置能夠即時處理資料並執行操作。
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邊緣計算技術包含網路解決方案和硬體，讓遠端或環境惡劣的智慧型裝置能夠運作，而不需要完整連接至中央網路。網路解決方案包括 5G 等技術，以及可透過盡量減少網路傳送資料量來協助降低延遲的解決方案。常見的邊緣裝置包括攝影機、感應器、伺服器、處理器、交換器及路由器，這些裝置會透過網路連接到中央資料中心。在多數情況下，邊緣裝置會在本地執行 AI，並只將特定重要資料傳送至主要資料中心進行其他處理。
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邊緣計算通常用於廠房、零售展間、貨櫃、醫院、建築工地、電力網和農場，甚至還有國際太空站。這些地方的裝置或感應器需要即時運作，但連線到主要資料中心的能力有限。邊緣計算可以讓企業執行一些工作，例如使用感應器確保機器可安全且有效率地運作、偵測貨架上的庫存何時缺少、根據土壤濕度增加或減少農場的灌溉量，以及發現工作者何時可能處於危險中。