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Computação na Borda (Edge Computing): O Futuro do Processamento de Dados Distribuídos

A computação na borda é um modelo de computação distribuída que traz a computação e o armazenamento de dados para mais perto do local onde são necessários, visando melhorar os tempos de resposta e economizar largura de banda. Em vez de enviar dados para um data center central ou nuvem para processamento, a computação em borda processa os dados na borda da rede, perto da fonte dos dados (Figura 1). Dispositivos IoT, sensores ou micro centros de dados locais podem utilizar esta abordagem de computação.

Computação na Borda
Figura 1: A computação na borda funciona como uma camada intermediária entre os dispositivos e a nuvem, gerenciando serviços usando nós de borda distribuídos. (Fonte: VectorMine/Stock.adobe.com)

Em uma era onde o processamento de dados em tempo real e a interconectividade são essenciais, a computação na borda emergiu como uma força transformadora. Frequentemente considerada uma evolução no campo da computação, a computação na borda descentraliza o modelo tradicional de processamento de dados em um local central (ou seja, grandes centros de dados), trazendo essas capacidades para mais perto da fonte dos dados. Essa mudança no paradigma da computação tem implicações generalizadas para várias indústrias e é respaldada por descobertas recentes. No entanto, embora os benefícios sejam consideráveis, é essencial estar ciente dos desafios que acompanham esse modelo emergente de computação.

Desenvolvimentos Recentes em Computação na Borda

A rápida ascensão da computação na borda é impulsionada por vários avanços tecnológicos, começando com o mundo em expansão da Internet das Coisas (IoT) e a tecnologia 5G. O aumento acelerado na integração de IoT — com bilhões de dispositivos IoT sendo conectados anualmente — está impulsionando a demanda por um processamento de dados mais rápido e mais próximo da fonte dos dispositivos. As aplicações de IoT, especialmente em saúde, automotivo e automação industrial, estão aproveitando cada vez mais a computação na borda para processamento em tempo real. Com essas aplicações abrangentes de IoT, surge a necessidade de soluções de rede otimizadas.

E respondendo a essa demanda está a tecnologia 5G. A implementação de redes 5G está impulsionando a computação na borda. A alta largura de banda e baixa latência do 5G complementam a necessidade da computação na borda de processamento rápido de dados próximo às fontes de dados. Além disso, muitas indústrias estão integrando algoritmos de inteligência artificial (IA) e aprendizado de máquina (ML) na borda para permitir a tomada de decisões em tempo real. Isso inclui reconhecimento facial em sistemas e aplicações de segurança, e manutenção preditiva na fabricação e automação industrial.

A adoção de contêineres para aplicações, utilizando ferramentas como Docker e Kubernetes, permitiu implantações contínuas em diferentes ambientes, desde servidores centrais até locais de borda. Além disso, micro centros de dados estão surgindo, trazendo a infraestrutura necessária mais perto das fontes de dados. Inovações recentes em protocolos de segurança agora atendem às vulnerabilidades apresentadas pelos dispositivos de borda, devido à natureza distribuída desses dispositivos. Além disso, a emergência de hardware especializado, como chips de IA adaptados para implantações na borda, também está ajudando a manter a computação em borda mais segura. E não podemos esquecer as colaborações estratégicas entre gigantes da tecnologia e operadoras de telecomunicações que estão abrindo caminho para soluções integradas de nuvem, 5G e borda.

Desafios no Cenário da Computação na Borda

Embora a computação na borda ofereça um potencial transformador enorme, ela precisa superar vários desafios para alcançar plenamente esse potencial. A complexidade inerente à gestão de múltiplos dispositivos e locais pode ser assustadora. Além disso, os desafios de segurança continuam a representar uma preocupação significativa, especialmente com o aumento das vulnerabilidades que acompanham dispositivos distribuídos. Outra preocupação surge da necessidade de garantir a consistência dos dados em toda a rede, pois os conflitos de dados têm um potencial maior. Por exemplo, se uma máquina de computação em borda falhar, os dados foram devidamente copiados e um novo dispositivo pode substituí-la sem problemas?

Também existem preocupações com eficiência energética. Concentrar o poder de processamento em um centro de dados é mais eficiente, então um sistema de computação na borda provavelmente usará mais energia do que um sistema baseado em nuvem comparável. Também há a questão dos ambientes adversos. Os dispositivos de borda podem precisar ser projetados para ambientes hostis, ao contrário de um centro de dados com controle climático. Assim como o consumo de energia, isso aumentará o custo de um sistema de borda em comparação com um sistema de nuvem comparável, acrescentando ao custo total de propriedade.

Outros desafios estão relacionados à interoperabilidade devido à variedade de dispositivos e fornecedores no cenário da computação na borda, bem como ao ciclo de vida mais curto desses dispositivos. Os dispositivos de borda, especialmente os de consumo, geralmente têm um ciclo de vida mais curto do que os servidores de nível empresarial em grandes centros de dados, o que leva a substituições frequentes. Por último, os dispositivos de borda podem oferecer recursos limitados. Embora os dispositivos de borda tenham se tornado mais poderosos, ainda podem ter limitações em termos de capacidade de processamento, armazenamento e memória em comparação com os centros de dados centralizados.

Outro grande obstáculo é o alto custo inicial de configuração de uma infraestrutura de borda e a manutenção adicional associada a dispositivos remotos, o que pode ser difícil e caro. Essas são razões válidas que podem impedir alguns de uma adoção imediata.

No final, há um potencial trade-off entre a redução de latência e os custos de largura de banda que os adotantes e projetistas da computação na borda terão que considerar. Uma coisa é certa: nos próximos anos, a inovação e os avanços técnicos continuarão impulsionando o cenário de dados distribuídos, e as empresas devem permanecer ágeis, antecipando o próximo grande avanço logo à frente.

Produtos em Destaque

O artigo desta semana apresenta produtos de duas empresas que estão liderando o caminho na tecnologia de computação na borda: ADLINK Technology e Advantech. Esses produtos oferecem aprimoramentos de processamento em tempo real e benefícios para a computação em borda.

No cenário em constante evolução da computação na borda, o Módulo Express-ADP Tipo 6 da ADLINK emerge como pioneiro. A introdução do COM Express COM.0 Revisão 3.1 resume a combinação das tendências tecnológicas futuras com o presente, suportando interfaces avançadas como PCI Express Gen4 e USB 4. Sua forma popular, projetada especialmente para silício baseado em x86, atende a uma infinidade de aplicações, desde jogos e medicina até automação industrial. O poder desse módulo não para por aí; seu design, equipado com o processador Intel® Core™ de 12ª geração, garante eficiência nas tarefas de IoT e é respaldado pela tecnologia de memória mais recente e capacidades de IA superiores.

O que realmente diferencia o Express-ADP é seu desempenho gráfico incomparável, capaz de fornecer até quatro monitores 4K60 HDR. Suas especificações, que vão desde 64 GB DDR5 até diversas opções de conectividade, solidificam sua posição como um item obrigatório para quem se aventura na computação de ponta. Em essência, o Express-ADP da ADLINK não é apenas uma peça de tecnologia; é a base das soluções de computação de ponta da próxima geração.

O Thin Client ThinManager® Pocket-Size Edge IoT, ESRP-CMS-U2271V2, da Advantech, oferece uma integração elegante com o software ThinManager®, projetado para exibir conteúdo transmitido de um servidor ThinManager centralizado. Este sistema permite que vários clientes sejam posicionados em várias instalações, cada um desempenhando funções únicas, mas todos controlados centralmente pelo servidor. A arquitetura do servidor centrada no conteúdo garante um tempo de inatividade mínimo durante falhas, já que todo o conteúdo é hospedado no servidor. O ESRP-CMS-U2271V2, alimentado pelo Intel® Celeron® N6210, não é apenas compacto e sem ventilador, mas também oferece um design modular. Para empresas que estão adotando aplicações de computação em borda, esses Thin Clients de IoT em borda se destacam como uma solução de primeira, garantindo uma base de dados sólida e confiável. Ao reforçar um fluxo de dados centralizado e consistente, eles abrem caminho para o sucesso do IoT, tornando-se uma escolha ideal para aplicações industriais que necessitam de suporte para dois monitores e gerenciamento centralizado do chão de fábrica.

O Thin Client ostenta uma série de certificações, incluindo CE, FCC, UL e outras. Com um invólucro de alumínio sólido, ele mede compactos 100mm x 70mm x 30mm e pesa apenas 1,1 libras. A montagem é versátil, com opções para suportes, paredes e acessórios opcionais de VESA e trilho DIN. Seu consumo de energia atinge o pico de 30W, e é projetado para ser compatível exclusivamente com o software ThinManager, garantindo uma experiência perfeita e confiável, fundamental para alcançar os triunfos do IoT.

Conclusão

A computação na borda, com sua promessa de redução de latência e processamento em tempo real aprimorado, representa um farol para o futuro do processamento de dados distribuído. Impulsionada por avanços tecnológicos e pelo universo em expansão da IoT, 5G, IA e ML, sua influência é evidente em diversas indústrias, desde saúde e automotiva até automação industrial. No entanto, como em qualquer evolução tecnológica, ela traz seu conjunto de desafios. Abordar essas questões de frente, concentrando-se em segurança, consistência de dados, eficiência energética e, é claro, custo, é crucial para a evolução contínua da computação na borda. À medida que avançamos, o equilíbrio entre os modelos centralizados e descentralizados de computação moldará o próximo capítulo na revolução digital.

Referências

Xie, David. “Seis principais tendências de computação de ponta para conhecer em 2023.” Forbes, 17 de março de 2023. https://www.forbes.com/sites/forbestechcouncil/2023/03/17/top-six-edge-computing-trends-to-know-about-in-2023/?sh= 56a83d756754.

Artigo publicado por Rudy no blog da Mouser Electronics: New Tech Tuesdays: Edge Computing: The Future of Distributed Data Processing

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
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