Edge computing

Na oni­pre­sente internet das coisas (IoT), dis­po­si­ti­vos geram dados con­ti­nu­a­mente, que precisam ser ana­li­sa­dos e ar­ma­ze­na­dos em tempo real, para que as apli­ca­ções funcionem de forma eficiente. Graças à edge computing, esses dados são pro­ces­sa­dos di­re­ta­mente na fonte, quebrando pa­ra­dig­mas da com­pu­ta­ção em nuvem.

O que é edge computing?

Edge computing (com­pu­ta­ção de borda) é uma abordagem de design para ambientes de internet das coisas. Nela, recursos com­pu­ta­ci­o­nais, como ca­pa­ci­dade de ar­ma­ze­na­mento e de­sem­pe­nho, tentam se aproximar ao máximo dos dis­po­si­ti­vos e sensores finais geradores de dados, chegando, então, até a borda (edge) da rede. A tec­no­lo­gia concorre com soluções tra­di­ci­o­nais de nuvem, baseadas em ser­vi­do­res cen­tra­li­za­dos.

Como você pro­va­vel­mente já percebeu, a palavra inglesa edge pode traduzida como borda, fronteira. Ela faz re­fe­rên­cia ao fato de que o pro­ces­sa­mento de dados desta tec­no­lo­gia não é cen­tra­li­zado na nuvem, e sim des­cen­tra­li­zado, ocorrendo na borda da rede. Exa­ta­mente por isso, a edge computing é capaz de oferecer o que a nuvem não consegue: ser­vi­do­res que podem processar dados em massa (como de fábricas in­te­li­gen­tes, redes de for­ne­ci­mento e sistemas de tráfego) sem atraso. Isso pos­si­bi­lita que ações imediatas sejam tomadas.

Conceitos básicos de edge computing

A edge computing faz uso de tec­no­lo­gias já exis­ten­tes, mas com um design compacto e sob um novo nome. Conheça, abaixo, seus conceitos básicos mais im­por­tan­tes:

• Edge: Quando a palavraedge é usada no contexto de TI, ela sempre faz re­fe­rên­cia à borda da rede. Contudo, cada situação possui um tipo diferente de borda. Nas te­le­co­mu­ni­ca­ções, por exemplo, um aparelho celular é uma borda de rede; em um sistema de carros autônomos co­nec­ta­dos em rede, cada veículo in­di­vi­dual é uma borda.
• Dis­po­si­tivo edge: Um dis­po­si­tivoedge (dis­po­si­tivo de borda) é qualquer dis­po­si­tivo gerador de dados que se encontra na borda da rede. Possíveis fontes geradoras de dados incluem sensores, máquinas, veículos e demais aparelhos in­te­li­gen­tes de IoT, como máquinas de lavar, alarmes de incêndio, lâmpadas e ter­mos­ta­tos de ra­di­a­do­res.
• Gateway edge: Umgateway edge(gatewayde borda) é, na com­pu­ta­ção, uma instância entre duas redes. Es­pe­ci­fi­ca­mente em ambientes de IoT,gateways de borda são usados como nós entre o dis­po­si­tivo final e a rede principal.

Edge computing vs. fog computing

A ideia de se expandir a nuvem para incluir ins­tân­cias de com­pu­ta­ção local não é nova. Já em 2014, o termo fog computing foi cunhado pela empresa es­ta­du­ni­dense de tec­no­lo­gia Cisco. Na fog computing, dados gerados em ambientes de IoT são pri­mei­ra­mente con­so­li­da­dos em pequenos centros de dados, onde passam por avaliação e seleção para outras etapas do pro­ces­sa­mento, antes de serem enviados à nuvem.

Sendo assim, edge computing é con­si­de­rada parte da fog computing. Nela, recursos com­pu­ta­ci­o­nais, como potência e ca­pa­ci­dade de ar­ma­ze­na­mento, são movidos para ainda mais perto dos dis­po­si­ti­vos finais de IoT, ou seja, para a borda da rede. Tec­no­lo­gias de nuvem (cloud),fogeedge podem ser com­bi­na­das, como mostra o gráfico abaixo:

Di­fe­ren­ci­ais da edge computing

Hoje em dia, a maior parte da carga de dados gerada pela internet é suportada por centros de dados cen­tra­li­za­dos. Nestes casos, fontes geradoras de dados (ge­ral­mente móveis) acabam ficando bastante distantes do mainframe, o que acarreta tempos de resposta (latência) maiores. Isso é par­ti­cu­lar­mente pro­ble­má­tico para apli­ca­ções que exigem respostas em tempo real, como ocorre no machine learning e na ma­nu­ten­ção preditiva — conceitos fun­da­men­tais da futura [Indústria 4.0](https://www.por­tal­dain­dus­tria.com.br/industria-de-a-z/industria-4-0/ “Indústria 4.0: Conceitos e fun­da­men­tos — Portal da Indústria).

De nenhuma forma a edge computing pretende subs­ti­tuir a com­pu­ta­ção em nuvem. Combinar as duas tec­no­lo­gias é mais in­te­res­sante, pois permite a re­a­li­za­ção das seguintes ações:

• Coleta e agru­pa­mento de dados: Na edge computing, dados são coletados próximos à fonte, o que também inclui o pré-pro­ces­sa­mento e a seleção do conjunto de dados. Assim, dados só são car­re­ga­dos na nuvem quando não podem ser avaliados lo­cal­mente, demandam análises mais de­ta­lha­das ou precisam ser ar­ma­ze­na­dos.
• Ar­ma­ze­na­mento des­cen­tra­li­zado de dados: A trans­fe­rên­cia, em tempo real, de grandes volumes de dados do centro de dados para a nuvem, ge­ral­mente não é possível. O problema pode ser con­tor­nado ar­ma­ze­nando-se dados de forma des­cen­tra­li­zada, na borda da rede. Gateways edge atuam como ser­vi­do­res de réplica em uma rede de dis­tri­bui­ção de conteúdo (CND).
• Mo­ni­to­ra­mento com in­te­li­gên­cia ar­ti­fi­cial: Edge computing pos­si­bi­lita que dis­po­si­ti­vos co­nec­ta­dos sejam con­ti­nu­a­mente mo­ni­to­ra­dos. Combinada a al­go­rit­mos de machine learning, ela consegue monitorar status em tempo real.
• Co­mu­ni­ca­ção M2M: Edge computing também é comumente combinada a técnicas de co­mu­ni­ca­ção M2M (machine-to-machine), per­mi­tindo a co­mu­ni­ca­ção direta entre dis­po­si­ti­vos em rede.

O gráfico abaixo mostra como o princípio básico de uma ar­qui­te­tura de nuvem des­cen­tra­li­zada funciona. Nela, gateways edge atuam como in­ter­me­diá­rios entre o com­pu­ta­dor central da nuvem e os dis­po­si­ti­vos de IoT na borda da rede:

Áreas de aplicação da edge computing

Ambientes de IoT são os que mais comumente fazem uso da tec­no­lo­gia de edge computing. Ainda, a edge computing é for­te­mente im­pul­si­o­nada pela crescente demanda por sistemas de co­mu­ni­ca­ção em tempo real. Em linhas gerais, o pro­ces­sa­mento des­cen­tra­li­zado de dados vem sendo con­si­de­rado essencial nos seguintes tipos de projeto:

• Co­mu­ni­ca­ção carro-carro: Edge computing é fun­da­men­tal em sistemas de alertas an­te­ci­pa­dos baseados em nuvem, uti­li­za­dos por veículos de condução autônoma.
• Redes in­te­li­gen­tes: Graças a sistemas des­cen­tra­li­za­dos de ge­ren­ci­a­mento, redes elétricas in­te­li­gen­tes conseguem se adaptar a flu­tu­a­ções de energia. Dados trans­por­ta­dos a for­ne­ce­do­res pos­si­bi­li­tam respostas, em tempo real, a mudanças no consumo.
• Fábricas in­te­li­gen­tes: Sistemas de produção e logística auto-or­ga­ni­za­dos podem ser im­ple­men­ta­dos com a ajuda da edge computing.

Vantagens da edge computing

Estas são as vantagens da edge computing, em com­pa­ra­ção com ar­qui­te­tu­ras tra­di­ci­o­nais de nuvem:

• Processa dados em tempo real: Dados são pro­ces­sa­dos em local mais próximo da fonte, o que diminui a latência.
• Reduz taxas de trans­fe­rên­cia de dados: Como são ana­li­sa­dos lo­cal­mente, menos dados precisam ser trans­por­ta­dos pela rede.
• Protege dados: Re­qui­si­tos de con­for­mi­dade e segurança podem ser im­ple­men­ta­dos mais fa­cil­mente.

Des­van­ta­gens da edge computing

Apesar das muitas vantagens, a edge computing também têm suas des­van­ta­gens, que devem ser levadas em conta antes da escolha pela tec­no­lo­gia:

• Estrutura de rede mais complexa: Sistemas dis­tri­buí­dos são mais complexos que in­fra­es­tru­tu­ras de nuvem cen­tra­li­za­das.
• Maiores custos de aquisição: Edge computing requer hardwares locais potentes e, portanto, gera mais custos ao ser im­ple­men­tada.
• Maiores custos de ma­nu­ten­ção: O grande número de com­po­nen­tes da edge computing também reflete nos custos de ad­mi­nis­tra­ção, fato que não deve ser ignorado.