Aproveitando a Computação de Borda para IoT, IA e Tecnologias Emergentes

IoT, machine learning, inteligência artificial, 5G, realidade aumentada e realidade virtual todos se beneficiam do aumento do poder de computação na borda.

A borda é muito mais do que apenas uma coleção de dispositivos ou sensores conectados. À medida que dispositivos e sensores inteligentes criam quantidades massivas de dados, as empresas devem tomar decisões tecnológicas sobre como obter o maior valor desses dados. A análise é feita no dispositivo, na borda, na nuvem ou em um data center? Os dados são retidos por razões regulatórias ou para encontrar a causa raiz de problemas? Novos serviços como o 5G desempenharão um papel?

Essas questões estão na mente de muitas empresas hoje. Para ajudar a identificar estratégias-chave e analisar as diferentes abordagens de computação de borda e Internet das Coisas (IoT), conversamos recentemente com Krish Iyer, Líder de Estratégia para Borda e ICV, e Calvin Smith, CTO de Soluções de Tecnologia Emergente; ambos no Escritório do CTO Global da Dell Technologies.

Exploramos o papel das tecnologias emergentes, por que a borda e a IoT são tão importantes hoje, fatores a considerar ao decidir quando processar na borda, considerações de computação ao usar a borda e o que o futuro reserva. Aqui está um resumo de nossa conversa.

Tecnologias Emergentes

RTInsights: Quais são as tecnologias emergentes de hoje?

Iyer: Vemos uma inflexão de mercado em várias novas tecnologias. A borda é claramente uma líder junto com IoT, IA [inteligência artificial] e ML [machine learning]. Claramente, essas tecnologias representam um mercado que está começando a obter uma tração significativa. Mais importante, é a tração onde muitos clientes estão começando a ver a borda como uma extensão de sua nuvem, e estão começando a olhar para a borda como uma forma de distribuir suas cargas de trabalho que não podem ser tratadas por parte de sua infraestrutura de nuvem. Na minha opinião, esse é provavelmente o driver mais importante que leva muitas organizações a considerar a borda.

Smith: Acho interessante essa noção de interseções. Não é como se a borda tivesse surgido do nada. Muitos dos primeiros casos de uso para IoT agora estão se tornando mais facilmente endereçáveis devido à combinação de tecnologias. Krish mencionou IoT, Borda, ML e IA. Há também 5G, Realidade Aumentada e Realidade Virtual. De forma mais ampla, à medida que os custos diminuem para computação e coisas como GPUs são usadas na borda, a capacidade tecnológica aumenta em termos da quantidade de automação que você pode executar.

É simplesmente incrível a proliferação de diferentes tecnologias sendo executadas onde os dados são criados, que é na borda. No final do dia, mesmo que [os dados criados na borda] voltem para uma nuvem ou data center, grande parte da atuação de volta para esses dispositivos também será na borda. É o novo centro do universo. É engraçado como as coisas vão em fluxos e refluxos, certo? Quero dizer, passamos do advento do PC e um modelo mais descentralizado para uma abordagem de data center monolítico, depois para uma abordagem de nuvem pseudo-monolítica, e agora estamos voltando para uma arquitetura distribuída. É realmente interessante ver como as coisas evoluíram ao longo do tempo.

Iyer: Sim. Acho que uma maneira de olhar para a Borda é que ela é uma combinação de sistemas heterogêneos. A borda não é monolítica, não é homogênea, e é um conjunto de diferentes funções. Essas funções são tipicamente usadas para coletar dados, processar dados e armazenar dados. Essas funções também precisam transferir dados para outras funções ou realizar alguma ação baseada nesses dados para permitir outras funções como processamento de dados, análise de dados, etc. Essas funções também podem precisar ser realizadas em ambientes desafiadores, como ambientes de alta temperatura ou terreno acidentado. É por isso que o termo heterogêneo será muito crítico na borda.

Por Que Toda a Atenção na Borda e IoT?

RTInsights: Vocês tocaram nisso um pouco, mas por que toda a atenção na borda e IoT, e por que agora?

Iyer: É interessante. Como Calvin disse, a borda não é nova. A borda sempre esteve lá. E sistemas distribuídos sempre estiveram lá. Mas estamos dando a volta completa novamente. A forma como o mercado está mudando é que algumas das funções ou aplicações que normalmente rodavam em data centers centralizados ou na infraestrutura central estão reconhecendo problemas. As empresas descobrem que algumas das aplicações têm requisitos de largura de banda ou latência que não são alcançáveis com uma abordagem centralizada. Isso exige mover essas aplicações para mais perto de onde os dados se originam.

Como Calvin disse, mover o processamento de dados para mais perto de onde os dados são criados, pois as leis da física não permitem rodar algumas dessas aplicações no núcleo. É um problema de velocidade da luz com o qual você está lidando. É um fenômeno natural que está causando a mudança do núcleo para a borda.

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Decidindo Onde Processar os Dados

RTInsights: Isso se encaixa na próxima pergunta, que é: quais fatores as empresas devem considerar quando tentam decidir onde processar os dados? Em particular, quais considerações devem ser levadas em conta quando você está tentando descobrir: eu processo na borda ou não?

Iyer: Muitos dos fatores são técnicos, mas muitos também podem ser relacionados a negócios, bem como governamentais e regulatórios. Do ponto de vista técnico, novamente, a velocidade da luz é um grande fator. Mesmo que os operadores de nuvem prometam que podem processar dados no núcleo para satisfazer esse requisito, o custo de fazer isso será tão alto que os clientes dirão: "Não há como eu conseguir pagar esses custos." Os clientes vão essencialmente olhar para isso como uma decisão óbvia. Mova o processamento para a borda.

A segunda coisa a considerar é a latência. Para casos de uso como veículos autônomos (ou AR [realidade aumentada] e VR [realidade virtual]), é um fato que alguns milissegundos de atraso são essencialmente a diferença entre uma condução segura e um acidente. Para aplicações que exigem resultados em milissegundos, ou até mais rápido, a latência importa. Para entregar os resultados necessários, o processamento tem que ser feito na borda.

A terceira coisa que posso pensar é: como você gerencia a largura de banda? O custo de enviar essas enormes quantidades de dados que Calvin mencionou para a nuvem e de volta será caro e ineficiente. Vai aumentar os custos fenomenalmente, e isso será um enorme impedimento para a maioria dos clientes.

Outro fator importante é a segurança, especialmente quando se trata de borda. Você pode realmente isolar alguns problemas potenciais de segurança antes que os ataques permeiem o data center central. Muitas organizações podem rastrear e isolar alguns dos ataques de segurança na borda e fechar esses sistemas antes que o problema chegue ao núcleo. Você pode realmente fazer detecção precoce de quaisquer ataques de intrusão, ou negação de serviços, e assim por diante, bem na borda antes que chegue ao núcleo, desligando as coisas antes de um ataque à sua infraestrutura central.

Então, há a capacidade de escalar. Você está olhando para ambientes onde pode adicionar sites adicionais ou adicionar ambientes adicionais conforme suas necessidades surgem. Se for uma situação sazonal, ou você só precisa adicionar mais funcionalidade, a borda fornece altos níveis de escalabilidade.

Estes são alguns dos requisitos técnicos de alto nível, mas também existem coisas como requisitos regulatórios no caso de aplicações de saúde ou conformidade com GDPR [Regulamento Geral de Proteção de Dados]. Na maioria dos casos, existem mandatos de que os dados precisam ser coletados no local [onde são gerados], e não transmitidos de volta para um data center central. Muitas organizações devem seguir esses mandatos.

Smith: Krish está exatamente certo. Eu também adicionaria que não é como se fosse uma dicotomia de borda versus nuvem ou borda versus núcleo. É um espectro, um continuum. Sabemos que haverá cargas de trabalho que rodam da borda, outras do núcleo ou nuvem. É apenas uma questão de colocar as cargas de trabalho certas nos lugares certos; e executar contra cada uma no momento certo. A noção de uma década atrás era coletar e armazenar tudo, independentemente do custo. Hoje, os dados ainda são fundamentais, mas é a análise que adiciona valor — diz-se que dados são o novo bacon. Dados são o novo ouro. Dados são o novo petróleo. Isso é verdade, mas não se for informação estática que não adiciona nenhum valor. O que é interessante é quando você começa a fazer filtragem muito básica e machine learning na borda. Você não precisa enviar cada instância de dados do dispositivo dizendo: "Estou vivo, são 22 graus, ainda são 22 graus", de volta para o data center ou nuvem.

Você não precisa enviar esses tipos de mensagens em uma base sub-milissegundo. Se fizer, vai ficar muito caro muito rapidamente quando você olhar para o volume absoluto de dispositivos no mundo. Você quer ser capaz de analisar esses dados e dar algum sentido a eles na borda, in situ. Alguns dados perecíveis, efêmeros, só têm valor por um curto período de tempo. O que você realmente quer fazer é detecção de anomalias para descobrir qual é a informação importante que realmente temos que enviar de volta ou manter. Lá no núcleo ou nuvem, você pode fazer sua análise mais profunda, descobrindo como isso aconteceu antes? Essa anomalia está acontecendo em outras partes da frota de ativos que temos no campo? É aí que o valor começa a aparecer. Você precisa de toda a pilha e de uma visão singular da totalidade do seu conjunto de dados. A coisa importante é, além de todos os parâmetros-chave que Krish mencionou, também existem razões lógicas que você precisa considerar. Existem parâmetros para toda a sua arquitetura distribuída, e você tem que descobrir o que faz sentido armazenar, encaminhar, analisar e processar, onde, quando e por quê. Há uma lógica diferente para praticamente qualquer arquitetura. Tudo é altamente contingente do caso de uso e da própria infraestrutura.

Considerações para Mover Dados e Computação para a Borda

RTInsights: Nessas linhas, quais são os fatores a considerar para mudar dados e computação para a borda?

Iyer: O problema da velocidade da luz, custos e segurança são fatores importantes. E falamos sobre largura de banda, alta disponibilidade e escalabilidade como outros fatores. A capacidade de reduzir uma grande quantidade de dados, para poder fazer processamento de dados e metadados na borda, e enviar apenas os dados mais relevantes de volta para o núcleo será outro fator chave. Muito disso depende do vertical e do caso de uso.

Por exemplo, operadoras de telecom e redes de entrega de conteúdo podem ter requisitos específicos para a borda. Elas podem precisar aproveitar a borda para algo mais profundo do que muitos dos outros verticais. Essas indústrias precisam descobrir que tipo de serviços fornecer aos usuários em uma localização geográfica específica. Para fazer isso, elas podem ter que reunir o contexto da borda geográfica e ser capazes de fornecer serviços específicos para localidades específicas. A situação pode ser diferente para, digamos, casos de uso de tecnologia operacional que exigem fazer análise preditiva na borda para dispositivos IoT e máquinas. Novamente, tudo depende e se resume ao que as demandas específicas do vertical são.

Por exemplo, no varejo, como faço para tornar a experiência do usuário do cliente realmente positiva? Como posso fornecer experiência de AR ou VR que seja perfeita, sem buffering envolvido? Como faço para tornar a experiência geral do usuário positiva e interativa, para que o cliente possa tomar decisões de compra ali mesmo? Provedores de saúde terão um conjunto completamente diferente de requisitos para aplicações como telemedicina e outras aplicações de diagnóstico remoto. Existem também muitos requisitos regulatórios que entram em jogo para tais verticais. A borda é tão crítica; é algo que deve funcionar.

Smith: Também precisamos expandir os horizontes das pessoas sobre o que usamos para definir a borda. Em um contexto industrial, uma borda pode ser o chão de fábrica em si, e a borda pode ser aquele carro que descrevemos como o data center móvel do futuro. O carro em si é essencialmente a borda. Poderia ser uma plataforma de petróleo offshore, a plataforma inteira, ou uma seção dela. São várias coisas, grandes e pequenas, e inteiramente definidas pelo caso de uso e pelo que você está tentando fazer. A computação de borda é a parte interessante.

O que também é interessante é o fator de forma em termos do que você realmente usa para computação de borda — isso também é altamente variado. Sem ser muito centrado em produto, a Dell tem gateways (que são muito simplistas comparados a appliances convergidos ou hiperconvergidos) que fazem parte da normalização de protocolo, alguma análise, e podem ser usados para algumas plataformas IoT e coisas de fator de forma menor. Eles têm objetivos muito finitos e específicos e mapeiam para um número de dispositivos.

No lado do fator de forma maior, na verdade temos soluções chamadas micro data centers modulares. Anunciamos recentemente uma, o Dell EMC Modular Data Center Micro 415, um pequeno data center de borda com energia e refrigeração embutidas e recursos de gerenciamento remoto. E também oferecemos um chamado Dell EMC Modular Data Center Micro 815 — essencialmente um rack completo. Essas soluções são flexíveis e escaláveis. Como o nome diz, elas são modulares, e escalam para permitir que você construa seu data center de uma forma definida por caso de uso, composável, na borda. Podemos literalmente transportar por via aérea e instalar data centers na sua borda, independentemente do ambiente.

Pense nisso em um contexto militar para pessoas no campo. Pense nisso para o topo de um prédio onde historicamente você queria fazer o processamento no porão porque há melhor refrigeração. Bem, essas soluções têm refrigeração embutida. Parte da inovação é o chassi e o gabinete e a forma como é refrigerado e alimentado. Estamos entrando nesses novos mundos onde, para todos os pontos que Krish fez sobre largura de banda, custo e latência, também existem diferentes restrições nesses ambientes com relação a vibração, poeira, choque e condições perigosas. Podemos literalmente instalar micro data centers robustos, fechados, com armazenamento, computação e rede que podem resolver problemas em tempo quase real na borda. É o começo de uma mudança muito interessante na forma como as pessoas fazem negócios.

Futuro da Borda e IoT

RTInsights: O que vocês veem para o futuro com borda e IoT?

Iyer: A necessidade aprimorada de todos os pontos-chave sobre os quais falamos anteriormente impulsionará o investimento na borda. As aplicações impulsionarão o futuro. Tudo depende do tipo de apps e dos desenvolvedores que criam os apps. As aplicações estão ficando mais inteligentes a cada dia. Para infraestrutura, ou ambientes para suportar essas aplicações, eles precisam ser mais inteligentes também. Eles precisam crescer na mesma velocidade que as aplicações crescem. Melhorias estão acontecendo, e a indústria está se adaptando a uma abordagem desagregada, não abordando com infraestrutura monolítica, e sendo capazes de dimensionar corretamente para suportar essas aplicações. No entanto, devemos considerar que o ritmo de crescimento nem sempre está lá para suportar as demandas crescentes de algumas dessas aplicações.

Além de ser impulsionado por aplicações, o futuro da borda também extrairá grande valor da nuvem. A nuvem não vai a lugar nenhum. Acho que a nuvem ainda será um ponto de controle integral para a borda. A nuvem ainda servirá como o modelo operacional chave, ou o ambiente que essencialmente empresta uma grande quantidade de suporte de processamento, tratamento e gerenciamento de dados.

Dito isso, acho que o futuro da borda também será definido por como os fornecedores se unem. Uma coisa que aprendemos é que não há uma única organização, ou fornecedor, que tenha monopólio sobre a borda. É uma combinação de múltiplos players que precisam se unir para fornecer serviços, hospedagem, operações, dados, segurança, e assim por diante, para uma multitude de outros fornecedores para formar um ecossistema. Isso inclui um ecossistema de fornecedores proprietários e um ecossistema de fornecedores de código aberto todos se unindo para fornecer soluções ponta a ponta. Essa cooperação é necessária do desenvolvimento de aplicações ao suporte de aplicações, ao suporte de desenvolvedores, à segurança, à conformidade, e mais.

Na maior parte, a infraestrutura de borda será horizontal, e soluções verticais exigirão integradores de sistemas para levá-la à última milha para verticais como saúde, manufatura e militar. Isso novamente exigirá um ecossistema para se unir para fornecer a funcionalidade necessária.

Smith: Você mencionou o caso de uso autônomo anteriormente. Acho que esse é muito bom. Os futuristas vão fazer declarações provocativas e dizer: "Oh, a borda vai comer o mundo!" Não sei se você lembra, mas 10 ou 15 anos atrás, todos diziam: "A nuvem vai comer o mundo?" Bem, sim, até certo ponto, ela fez, mas data centers não desapareceram. Ao mesmo tempo, a borda não vai comer o mundo também. Quero dizer, vai ser grande, e já está crescendo, mas a nuvem não vai desaparecer.

Se você olhar para um veículo autônomo, é meio que um carro como o data center móvel do futuro. Gosto dessa analogia porque as pessoas entendem. O carro é essencialmente a borda em si, mas então há outras bordas às quais ele pode estar se conectando. Pode haver comunicações veículo a veículo (V2V). Pode haver comunicações veículo a estação base ou outra infraestrutura (V2X) onde você está se conectando a um serviço celular LTE, ou no futuro, ou em metros específicos atualmente, um serviço 5G. Então, geralmente, quase definitivamente haverá conectividade com a nuvem para coisas como gerenciamento de frota e olhando para interconectar todos esses carros.

Novamente, não é custo-efetivo enviar todos os dados de cada veículo para a nuvem, e não é rápido o suficiente para recursos relacionados à segurança se você estiver olhando para coisas como deploy inteligente de airbag, que está ficando cada vez mais inteligente baseado em peso e diferentes parâmetros do passageiro. Ou, reconhecimento de objetos para uma multidão de câmeras que têm que permitir um veículo autônomo, ou semi-autônomo, ou ADAS [sistemas avançados de assistência ao motorista]. Todos esses colocam restrições e limitações. Basicamente, você tem que rodar alguns desses localmente, mas também pode querer cavar mais fundo nos dados na nuvem ou no núcleo para obter insights sobre anomalias, e essa informação vai influenciar outros carros.

Por exemplo, suponha que eu queira prever uma falha de airbag ou algo que vai acabar sendo um recall de garantia. Toda essa informação importante precisa subir para a nuvem, mas novamente você não tem que enviar todos os dados estáticos — apenas os dados de anomalia ou reconhecimento de erro. Então há um tremendo valor quando você analisa esses dados através de múltiplos carros. Como você mencionou antes, Krish, um carro autônomo é apenas uma boa maneira de pensar em amarrar tudo junto, mas não é o único exemplo. Existem múltiplas indústrias onde você começa a entender a harmonia e a lógica para colocar cargas de trabalho em diferentes áreas através de borda, núcleo e nuvem. É um momento emocionante. Se pudéssemos fazer essa mesma entrevista daqui a um ano, e depois dez anos, eu adoraria nos reunirmos novamente e ver se nossa profecia de proliferação da borda é precisa.