摘要：和名聲大噪的云計(jì)算相比，剛剛嶄露頭角的霧計(jì)算可謂是新生代。在霧計(jì)算技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用后，通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)完全智能化，計(jì)算服務(wù)將進(jìn)入新時(shí)代。

如果說(shuō)云計(jì)算是現(xiàn)在時(shí)，那么霧計(jì)算就是將來(lái)時(shí)。

當(dāng)手機(jī)提示存儲(chǔ)空間已滿時(shí)，你可以選擇把圖片上傳至“云端”來(lái)節(jié)省空間；企業(yè)無(wú)需購(gòu)置大量實(shí)體設(shè)備，可選擇購(gòu)買服務(wù)的方式，和其他機(jī)構(gòu)一道共享“云平臺(tái)”的強(qiáng)大計(jì)算能力……如今，在日常的生活和工作中，幾乎隨處可見(jiàn)云計(jì)算的蹤影。

和名聲大噪的云計(jì)算相比，剛剛嶄露頭角的霧計(jì)算可謂是“新生代”。日前，在電氣電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）年度媒體交流會(huì)上，國(guó)際霧計(jì)算產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟大中華區(qū)主任、上海霧計(jì)算實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合主任、IEEE會(huì)士楊旸教授透露，全球首個(gè)霧計(jì)算參考架構(gòu)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 1934）已經(jīng)發(fā)布，同時(shí)相關(guān)機(jī)構(gòu)正在積極推動(dòng)開(kāi)發(fā)霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)設(shè)備。

“如果說(shuō)云計(jì)算是現(xiàn)在時(shí)，那么霧計(jì)算就是將來(lái)時(shí)。在霧計(jì)算技術(shù)被大規(guī)模應(yīng)用后，通信網(wǎng)絡(luò)將實(shí)現(xiàn)完全智能化，計(jì)算服務(wù)將進(jìn)入新時(shí)代?！睏顣D說(shuō)。

那么，什么是霧計(jì)算？它和現(xiàn)有的云計(jì)算、邊緣計(jì)算等計(jì)算技術(shù)有什么關(guān)系？霧計(jì)算主要應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？帶著上述問(wèn)題，科技日?qǐng)?bào)記者采訪了業(yè)內(nèi)專家。

負(fù)責(zé)上傳下達(dá)的“中層干部”

“霧計(jì)算是一個(gè)從云（Cloud）到物（Thing）的系統(tǒng)級(jí)多層次計(jì)算架構(gòu)，具有分發(fā)計(jì)算、通信、存儲(chǔ)、控制和聯(lián)網(wǎng)等多種功能，更加靠近用戶端。它通過(guò)資源共享機(jī)制、協(xié)同服務(wù)架構(gòu)來(lái)有效提升生產(chǎn)效率和用戶體驗(yàn)?！睏顣D解釋道。

盡管對(duì)于大多數(shù)普通用戶來(lái)說(shuō)，霧計(jì)算還是一個(gè)相對(duì)較新的概念。然而，早在2012年，美國(guó)思科公司就給出了霧計(jì)算的詳細(xì)定義。那么，和人們相對(duì)熟悉的云計(jì)算、邊緣計(jì)算相比，霧計(jì)算有哪些特點(diǎn)？

為了更形象地解釋幾種技術(shù)之間的關(guān)聯(lián)，楊旸打了個(gè)比方。他認(rèn)為，云計(jì)算類似于公司的“最高管理者”，處理最重要的事務(wù)并做出最終決策。因此，云計(jì)算負(fù)責(zé)全局核心數(shù)據(jù)的統(tǒng)籌分析和處理、異常診斷和溯源、隱患預(yù)測(cè)和搜尋、知識(shí)發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造、長(zhǎng)期規(guī)劃和戰(zhàn)略決策等重要工作。邊緣計(jì)算則類似于“一線工作人員”，資源來(lái)源于簡(jiǎn)單、獨(dú)立的低成本設(shè)備，處理本地收集的數(shù)據(jù)并做出及時(shí)決策，就近提供邊緣智能服務(wù)或應(yīng)用。

而霧計(jì)算類似于“中層干部”，它不僅是負(fù)責(zé)上傳下達(dá)的信息通信管道，更能夠分析和處理更大區(qū)域范圍內(nèi)的相關(guān)復(fù)雜數(shù)據(jù)，做出及時(shí)而準(zhǔn)確的決策。霧計(jì)算的計(jì)算資源分布在從云到物連續(xù)環(huán)境的任何地方，連接集中式的數(shù)據(jù)中心和分散式的網(wǎng)絡(luò)邊緣，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算到邊緣計(jì)算的全面融合。

“因此，霧計(jì)算使得網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)之間具備了廣泛對(duì)等的互聯(lián)互通和協(xié)同服務(wù)能力，可以彌補(bǔ)云計(jì)算在數(shù)據(jù)本地處理和實(shí)時(shí)服務(wù)方面的不足，從而有效地增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)資源和服務(wù)的靈活性、安全性、實(shí)時(shí)性和拓展性?！鄙虾？萍即髮W(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授羅喜良指出。

可有效減少數(shù)據(jù)負(fù)載、提升效率

基于國(guó)際霧計(jì)算產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟（OpenFog Consortium）的前期積累，霧計(jì)算參考架構(gòu)的第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 1934）已由IEEE正式發(fā)布。

羅喜良認(rèn)為，隨著IEEE 1934的發(fā)布、演進(jìn)和完善，霧計(jì)算將成為通用的多層次計(jì)算技術(shù)框架，支持智能物聯(lián)網(wǎng)、5G通信和人工智能等數(shù)據(jù)本地化和計(jì)算密集型的應(yīng)用需求。

“通過(guò)本地化的數(shù)據(jù)計(jì)算，可有效減少數(shù)據(jù)傳輸?shù)呢?fù)載，提升數(shù)據(jù)處理效率，這是霧計(jì)算的特點(diǎn)之一?！睏顣D以火災(zāi)救援機(jī)器人為例進(jìn)行解釋，當(dāng)機(jī)器人進(jìn)入救援現(xiàn)場(chǎng)，首先用激光掃描現(xiàn)場(chǎng)地形，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，建立現(xiàn)場(chǎng)地圖，最后才能采取搜救行動(dòng)。由于現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)量較大，如果將全部數(shù)據(jù)傳送到云端進(jìn)行處理，難以及時(shí)作出反應(yīng)。此時(shí)，倘若在救援現(xiàn)場(chǎng)附近，臨時(shí)布置霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)，便可使機(jī)器人具備強(qiáng)大的信息處理能力，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。

談及霧計(jì)算的優(yōu)勢(shì)時(shí)，羅喜良分析道，霧計(jì)算通過(guò)利用本地計(jì)算資源，可有效降低服務(wù)的響應(yīng)時(shí)間、通信帶寬和運(yùn)營(yíng)成本；通過(guò)以用戶為中心的協(xié)同服務(wù)架構(gòu)，可有效提升服務(wù)的靈活性、個(gè)性化和拓展性；通過(guò)減少海量數(shù)據(jù)的長(zhǎng)距離傳輸，可以有效增強(qiáng)服務(wù)的安全性和可靠性；通過(guò)開(kāi)放共享的網(wǎng)絡(luò)資源和商業(yè)模式，可以有效加快服務(wù)的智能化演進(jìn)和附加價(jià)值生成。

在羅喜良看來(lái)，如同人類社會(huì)和組織機(jī)構(gòu)中的資源分布情況、能力權(quán)限分級(jí)和決策控制機(jī)制，霧計(jì)算充分利用各種網(wǎng)絡(luò)中多層次網(wǎng)元節(jié)點(diǎn)的計(jì)算、通信和存儲(chǔ)資源，積少成多，積極發(fā)揮不同位置、不同層次節(jié)點(diǎn)的能力、優(yōu)勢(shì)和作用，通過(guò)全面協(xié)作和利益共享，實(shí)現(xiàn)和保障各個(gè)領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)的實(shí)時(shí)性、智能化和高效率。

前景廣闊，但面臨諸多應(yīng)用障礙

當(dāng)前，霧計(jì)算技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)化工作才剛剛開(kāi)始。未來(lái)，霧計(jì)算將在哪些領(lǐng)域展開(kāi)應(yīng)用也是大家十分關(guān)心的問(wèn)題。

對(duì)此，楊旸介紹，霧計(jì)算技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域主要包括：對(duì)服務(wù)響應(yīng)的端到端時(shí)延性能有上限要求的網(wǎng)聯(lián)汽車和無(wú)人機(jī)遙控；對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速率有下限要求的3D虛擬現(xiàn)實(shí)游戲和自動(dòng)駕駛汽車；對(duì)連接可靠性和服務(wù)安全性有嚴(yán)苛要求的工業(yè)控制系統(tǒng)和智慧城市管理系統(tǒng)。

云計(jì)算、大數(shù)據(jù)給人們生活帶來(lái)的便利顯而易見(jiàn)。“同樣，隨著霧計(jì)算技術(shù)的不斷發(fā)展成熟和普及應(yīng)用，智能物聯(lián)網(wǎng)將越來(lái)越便捷、越來(lái)越貼近人類社會(huì)的組織架構(gòu)和決策機(jī)制，從而能用更自然和人們更熟悉的方式為每個(gè)人提供觸手可及、無(wú)處不在的智能服務(wù)。”楊旸說(shuō)。

楊旸舉例說(shuō)，如今在個(gè)人運(yùn)算設(shè)備上，例如筆記本、智能手機(jī)、智能手表和平板電腦，我們已經(jīng)能看到霧計(jì)算和邊緣計(jì)算技術(shù)的初步應(yīng)用。比如， Windows 10的重啟管理器就是典型案例之一。在自動(dòng)下載更新后，Windows 10系統(tǒng)可以自主學(xué)習(xí)用戶使用模式，進(jìn)而計(jì)算出最合適的重啟系統(tǒng)和安裝更新的時(shí)間。

提供便利之外，霧計(jì)算技術(shù)也面臨著諸多挑戰(zhàn)。在楊旸看來(lái)，此次標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)和落地，將積極推動(dòng)霧計(jì)算技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，促進(jìn)越來(lái)越多大規(guī)模、復(fù)雜型、工業(yè)化的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和服務(wù)進(jìn)入智能化的新階段。但與此同時(shí)，從技術(shù)概念、標(biāo)準(zhǔn)的提出，到真正走向推廣應(yīng)用，霧計(jì)算還要跨過(guò)許多溝溝坎坎。

“‘以用戶為中心’和‘面向服務(wù)需求’是霧計(jì)算的核心優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，但在分析評(píng)估系統(tǒng)性能、服務(wù)效率和用戶體驗(yàn)時(shí)，我們必須同時(shí)考慮網(wǎng)絡(luò)通信速度、計(jì)算效率和存儲(chǔ)能力對(duì)智能服務(wù)的支持和約束情況，需要綜合利用多學(xué)科、多維度的基礎(chǔ)理論進(jìn)行分析和聯(lián)合優(yōu)化，這是開(kāi)展相關(guān)研究的主要理論難題和障礙?！?/p>

此外，如何在霧計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間建立信任關(guān)系、在節(jié)點(diǎn)之間推動(dòng)資源充分共享、在云—霧—邊緣等多層次之間實(shí)現(xiàn)高效通信和緊密協(xié)作、在異構(gòu)節(jié)點(diǎn)之間完成復(fù)雜任務(wù)的公平按需分配、靈活適配各行各業(yè)的多種應(yīng)用需求等，這些都是霧計(jì)算技術(shù)在研發(fā)和應(yīng)用推廣過(guò)程中所面臨的重要挑戰(zhàn)和瓶頸問(wèn)題，亟須在科研和實(shí)踐工作中進(jìn)行探索和突破。