Ні, ми не помилилися в заголовку — цього разу мова піде не зовсім про хмари, а про туманні обчислення, які відбуваються буквально поряд із вами. Це робот-пилосос, який надсилає вам на телефон повідомлення, що він застряг у кутку, чи авто, яке допомагає орієнтуватися, скільки машин і пішоходів поряд із вами.

Передбачається, що у 2024 році сфера Internet of Things перетне позначку в $1 трильйон. І без туманних технологій, які й справді малопомітні й ніби «затуманені», не обійтися. Розповідаємо, звідки з’явився цей тренд і які процеси ховаються за звичним переглядом відео онлайн.

Історія

Туман — це хмара, яка розташована дуже близько до землі, звідси й така аналогія для технології, що ближче розташована до кінцевого споживача, аніж хмара.

Фактично це розробка відразу кількох працівників американської корпорації Cisco. Флавіо Бономі описав саму концепцію у 2011 році, після чого його колега Джинні Ніколз запропонував назвати її Fog Computing, тобто туманними обчисленнями. В продукцію Cisco туманні рішення увійшли у 2014 році, а у 2015 директор з корпоративних стратегічних інновацій Хелдер Антунес створив OpenFog Consortium — групу, присвячену впровадженню туманних технологій.

Співзасновниками групи також стали Dell, Intel, Microsoft, ARM та Edge Computing Laboratory Принстонського університету, а до учасників згодом увійшли понад 50 компаній (серед яких AT&T, General Electric, Mitsubishi). Основна ідея — спільно розвивати новий вид обчислень.

За визначенням Cisco, туманні технології — це модель розподілення обчислень між кінцевими пристроями, під час яких обробка даних відбувається децентралізовано, з залученням обладнання, яке є джерелом даних. Якщо повернутися до атмосферних аналогій, то туман в усьому подібний до хмар, але його відрізняє близькість до кінцевих споживачів, щільне географічне покриття та мобільність.

Коли потрібно «напустити туману»

Мережі, будинки та цілі міста стають smart. Для швидкого аналізу інформації про аварії, трафік, показники датчиків необхідно, щоб вона проходила якомога менший шлях до центрів обробки даних. І це можливо завдяки туманним обчисленням — вони мають порівняно менший час затримки сигналу, адже система розташована ближче до джерела даних, тому їх не потрібно надсилати повністю до основної хмари.

Наприклад, візьмемо автопілот в автомобілі. Усі дані, які надають датчики руху, камера, під час прийняття рішення — скажімо, куди саме повертати й коли потрібно зупинитися, — направляються не в хмару, а на туманні потужності. Якщо ви обрали режим «автопілот» в Tesla, і під час поїздки на дорогу раптово вистрибує олень, туманні технології дозволяють швидко ідентифікувати перешкоду й уникнути зіткнення з ним. А ось оновлення системи та збереження історії про вашу поїздку відбуваються вже у хмарі.

Щоб оперативно розпізнавати пішоходів, інші авто, сигнали світлофора тощо, Tesla використовує туманні обчислення

Ще однією поширеною сферою застосування є медицина. Перевірка родимок чи пухлин на злоякісність у реальному часі, раннє виявлення захворювань та розробка індивідуального курсу лікування — моніторинг пацієнтів може здійснюватися дистанційно, через гаджети та телемедицину. Щоб це все відбувалося швидко і щоб, наприклад, можна було сповістити про серцевий напад пацієнта лікарю за секунду та вчасно викликати допомогу, потрібна мінімальна затримка в передачі даних. Туманні обчислення забезпечують це, а також дозволяють зберегти конфіденційність даних, бо локальні пристрої легше контролювати та захищати.

Туманні технології також можуть надсилати попередньо опрацьовану інформацію на хмару для довгострокового зберігання та подальшого аналізу, що дозволяє розвантажити хмарні обчислення та оптимізувати ефективність ІТ. Це особливо зручно для стрімінгових платформ, файлообмінників, AR-застосунків тощо, які потребують постійний обмін даними кожні 15-20 мілісекунд. Кеш, який створюється, щоб ви швидше мали доступ до даних, які раніше вже переглядали, чи швидше завантажували відео, також зручніше зберігати на туманних вузлах.

Архітектура системи

Туманні обчислення мають кілька шарів:

• Перший — речі, тобто всі датчики, мобільні пристрої, камери, які збирають необхідну інформацію.
• Другий — туманний, це роутери, шлюзи, маршрутизатори, окремі сервери, які частково обробляють інформацію перед її надсиланням на хмару.
• Третій — хмарний, який приймає попередньо оформлені дані, та може їх довгостроково зберігати, аналізувати тощо.

У теорії все ніби зрозуміло, але на практиці виникає питання — де ж розташовані всі ці туманні вузли, якщо не у датацентрах?

Схема побудови туманів (зображення з сайту PubNub)

Деякі потужності інтегровані в телеком інфраструктуру – таку модель вже назвали TelcoFog, і вона може працювати у зв'язці з 5G покриттям. Інші вбудовані в звичні пристрої — зокрема, в зупинки, ліхтарі, світлофори. В окремих випадках існують смартсвітлофори, які оцінюють камерами наявність машин швидкої чи пожежної служб та перемикають світло відповідно за потреби цих авто швидше проїхати.

Пристрій користувача також може ділитися своїми потужностями для обробки даних у системі.

Постійно розробляються способи ще більш покращити ефективність туманних обчислень. Однією з проблем, з якою стикаються користувачі цієї системи — статичність туманних вузлів. Інколи на одній території збільшується кількість запитів, які потрібно миттєво обробити — скажімо, раптовий затор на переважно пустій вулиці, через який йде скупчення машин, що надсилають і приймають дані від одного сервера. У таких випадках можуть застосовуватися дрони, до яких кріпляться туманні вузли — безпілотник швидко долітає до потрібної локації й надає додаткові потужності для системи.

Але за даними Cisco 99,4% девайсів, які потенційно можуть стати частиною інтернету речей, і досі не під’єднані до мережі. Тож туманні технології перебувають ще тільки на початку свого розвитку.