Edge computing: cos’è, dove si usa e perché

edge computing

L’edge computing diventerà sempre più parte integrante del fenomeno trasformazione digitale.

Dopo un lungo periodo in cui a vario titolo e da più parti si è invocata la digital transformation, il 2019 ha dato senza dubbio inizio a numerose applicazioni pratiche. Un esempio è la fatturazione elettronica che introdotta in forza di legge, è stato per molte organizzazioni un momento per entrare concretamente in contatto con il processo di digitalizzazione apprezzandone i vantaggi e potendo constatare l’esiguo impatto dei disagi da affrontare.

Del resto, il flusso innovativo sta imprimendo una velocità sempre maggiore alla evoluzione tecnologica. Nuove possibilità sono dietro l’angolo, e promettono di offrire a molti settori (manifatturiero in testa) nuovi livelli di produttività e ottimizzazione dei costi.

Una crescita digitale continua

È chiaro che per chi non vorrà tenersi aggiornato si prospettano tempi duri: l’economia globale è fortemente competitiva. Fra le tecnologie abilitanti più promettenti è facile citare 5G ed edge computing.

Due argomenti strettamente correlati: la velocità e la latenza che la connessione mobile di nuova generazione promette di portare, sono la base fondante di tutto l’ecosistema edge.

In un Paese dalla forte vocazione manifatturiera come l’Italia, portare “verso” il mondo produttivo le migliori capacità di calcolo consente di fare quel salto di qualità necessario al raggiungimento di obiettivi di produttività, economia ed efficienza difficilmente ottenibile per altre vie.

La peculiare situazione italiana vede una diffusione su tutto il territorio delle realtà produttive, con distretti talvolta di dimensioni decisamente ridotte. Questo comporta non di rado un forte gap tecnologico nei confronti delle aziende collocate nei pressi dei grandi centri urbani, soprattutto in termini di connessioni a banda larga.

La diffusione delle reti 5G certamente contribuirà a ridurre drasticamente questa distanza; le latenze promesse nell’ordine di pochi millisecondi peraltro favoriranno un'ampia adozione di dispositivi Industrial Internet of Things (IIoT).

L’Industrial Internet of Things è sempre più diffuso in ambienti produttivi e non, grazie alla capacità di ricevere dati e informazioni che permettono, per esempio, di effettuare controllo qualità in produzione con tempi e precisione prima non ottenibili.

Tuttavia, questi validi device non hanno, né possono avere, una qualità essenziale per completare il proprio compito: la capacità di gestire ed elaborare i dati raccolti.

Ed è qui che entra in gioco l’edge computing. L’elaborazione dei dati in prossimità del luogo in cui vengono raccolti, invece di essere trasmessi al data center.

Al lavoro dove nascono i dati

L’edge computing permette di accelerare i flussi di dati, che vengono elaborati in tempo reale senza latenza. In questo modo, le  applicazioni e i dispositivi smart sono in grado di rispondere ai dati quasi istantaneamente, già in fase di creazione, annullando perciò i ritardi e le latenze. Si tratta di un punto fondamentale: tecnologie come le automobili senza autista e l’industria 4.0 possono godere di vantaggi rilevanti.

L’edge computing consente l’elaborazione efficiente dei dati in grandi volumi in prossimità dell’origine: questo consente di ridurre l’utilizzo della larghezza di banda Internet, eliminare i costi e garantire un uso efficace delle applicazioni in posizioni remote. Inoltre, la possibilità di elaborare i dati senza mai trasferirli nel cloud pubblico aggiunge un livello di sicurezza utile per i dati sensibili.

Per capire appieno cos'è l'edge computing, è utile sottolineare cosa lo differenzi dal cloud computing.

In termini prettamente teorici, scopi e funzioni delle due modalità di computing possono infatti essere del tutto sovrapposte. La grande differenza, come intuibile, risiede nella distanza fra chi eroga il servizio e chi vuole accedervi.

Laddove il cloud viene erogato in maniera centralizzata per mezzo di data center, che possono essere distanti anche centinaia (o migliaia) di chilometri dall'utente, l'edge computing è una tecnologia di prossimità, che consente di erogare servizi Internet analoghi a distanze di gran lunga inferiori.

L'edge computing, quindi, è una modalità di erogazione di servizi analoghi a quelli del cloud computing, ma con potenza di elaborazione decentrata e posta nelle vicinanze di chi richiede il servizio. Anziché affidarsi a grandi datacenter sparsi un po' ovunque nel mondo, le richieste dell'edge computing sono eseguite da dispositivi IoT molto più vicini alla fonte dei dati o della richiesta. Ciò non vuol dire che il cloud sia destinato a scomparire: semplicemente il cloud si avvicina sempre di più alla fonte dei dati.

Con l'edge computing il flusso dati dal client all'erogatore dei servizi (e viceversa) subisce una decisa accelerazione. L'elaborazione delle informazioni, infatti, avviene in real time e senza ritardi dettati dalla latenza che (seppur in misura ridotta) è invece presente nelle applicazioni del cloud computing.

Come abbiamo precedentemente ricordato, la possibilità di lavorare i dati a in prossimità è il principale vantaggio che l'edge computing garantisce rispetto al cloud computing.

In conseguenza di questo punto di partenza si possono conseguire tutti gli altri vantaggi che l'edge computing saprà offrire nel prossimo futuro. P

rima di tutto, anche grazie a tecnologie come il 5G, ci sarà una riduzione drastica delle latenze; la maggior vicinanza tra client e dispositivi che eseguiranno materialmente le operazioni. Poi, farà sì che la quantità di dati che deve essere spostata da un capo all'altro sia inferiore, portando a una minor richiesta di banda dati.

Non va certo sottovalutata la sicurezza informatica, che ne potrà trarre un importante giovamento. Infatti, se i dati sono crittografati direttamente all'interno dei dispositivi responsabili della loro creazione, sarà molto più complesso per i cyber criminali riuscire a effettuare un data breach.

Sulla base di quanto finora evidenziato, non può certo sorprendere che i maggiori fornitori di cloud pubblico stiano guardando con interesse crescente alla erogazione di servizi in edge computing. Si tratta di un mercato oggettivamente ancora tutto da sviluppare e con tutta probabilità presenterà importanti opportunità di business. Inoltre, l'edge computing non è visto come una sostituzione, ma come un complemento al cloud.

Le caratteristiche essenziali dell'edge computing:

Mentre le sorgenti di dati nelle tradizionali architetture cloud inviano l’intera mole di dati a un unico punto di calcolo centrale, l’edge computing attua una strategia molto diversa: si basa infatti sulla raccolta di dati in prossimità dell’origine.

A questo punto, avviene una pre-elaborazione (anche una totale lavorazione dei dati stessi) e solo successivamente si procede a inviare i dati verso il cloud. In questo modo si ottengono significativi risparmi in termini di banda, latenza e (fatto non secondario) di utilizzo delle risorse computazionali cloud, che sono non di rado in pay per use.

Come naturale prosecuzione di quanto appena affermato, la disponibilità di dati archiviati in locale consente all’edge computing di gestire flussi di dati in rete locale e ovviamente in banda larga e a latenza molto bassa. Con mole di dati significativa, la disponibilità in real time dei dati dal cloud non è semplicemente realistica. Questo problema può essere superato memorizzando i dati corrispondenti in maniera decentrata ai margini della rete

Grazie ad algoritmi di machine learning e di intelligenza artificiale applicata al monitoraggio è possibile controllare in tempo reale lo stato delle macchine, permettendo di ottimizzare processi ed efficienza di un ambiente produttivo. Anche in questo caso, essenziale la capacità elaborativa sull’edge, e cosa ancor più essenziale l’assenza di tempi di attesa.

Come ormai appurato, l’Industrial Internet of Things sta diffondendosi a velocità sostenuta. In ambienti IoT, tipici dell’industria 4.0, la comunicazione M2M potrebbe essere utilizzata per il monitoraggio remoto di macchine e impianti. Nell'ambito del controllo di un processo avviene sia la comunicazione tra terminali sia la comunicazione con un’unità centralizzata, che funge da istanza di controllo (monitoraggio supportato da IA).

È certamente il mondo IIoT a essere uno de casi d’uso più tipici per l’edge computing. Questo vale per gli early adopter di nuove tecnologie produttive, ma non solo: costituisce di fatto uno dei fondamenti della trasformazione digitale applicata al settore manifatturiero e anche ad altri settori.

Infatti, un rilevante fattore di crescita per la tecnologia edge computing è la vigorosa domanda di sistemi di comunicazione in tempo reale, privi di latenza e a banda larga. L'elaborazione decentralizzata dei dati è considerata una tecnologia fondamentale per architetture critiche, come smart grid o smart factory, e in una prospettiva di medio periodo sarà alla base delle connected car.

I vantaggi dell’edge computing

Le smart grid stanno diventando una tecnologia chiave per la trasformazione del sistema energetico. Infatti, il passaggio alle energie rinnovabili sta ponendo nuove sfide alle reti elettriche. Invece di pochi generatori centralizzati di grandi dimensioni, un ampio numero di generatori di energia più piccoli e decentralizzati saranno collegati agli impianti di stoccaggio e presso gli utenti finali.

Grazie ai pannelli solari, alcuni di questi impianti diventeranno addirittura essi stessi generatori di energia elettrica. La stessa Enel ne ha parlato in una pagina dedicata.

Inoltre, le reti intelligenti non trasportano solo l'elettricità, ma forniscono anche dati relativi alla produzione, allo stoccaggio e al consumo. Questo permette a tutte le parti interessate di reagire tempestivamente ai cambiamenti.

L'obiettivo è quello di mantenere stabili le reti elettriche, nonostante una difficoltà maggiore, e di renderle più efficienti attraverso un controllo intelligente del carico. Ci si aspetta che l’edge computing permetta di acquisire, memorizzare ed elaborare le grandi quantità di dati generati nel più breve tempo possibile.

Una fabbrica intelligente è in pratica un sistema di dispositivi, macchine e sensori collegati in rete, che comunicano tra loro attraverso l’Internet delle cose per gestire i processi produttivi. Il sistema di comunicazione della Smart Factory include anche il prodotto finito e può quindi reagire automaticamente alla domanda e all'offerta.

I sistemi di intelligenza artificiale e l'apprendimento automatico possono essere utilizzati per automatizzare i processi di manutenzione e per ottimizzare la produzione. Ciò richiede un'infrastruttura IT in grado di valutare grandi quantità di dati e di rispondere senza ritardi a eventi imprevisti. I sistemi classici del cloud si sono rilevati carenti per il problema della latenza. L’edge computing risolve questo problema attraverso l'elaborazione distribuita dei dati.

Sintetizzando, possiamo delineare una serie di vantaggi:

  • Elaborazione dati in tempo reale: nelle architetture edge computing, le unità di elaborazione si avvicinano alla sorgente dati, consentendo una comunicazione in tempo reale. Il problema della latenza delle classiche soluzioni del cloud viene superato.
  • Ridotto flusso di dati: l’edge computing implica principalmente l'elaborazione locale dei dati negli edge gateway. Solo i dati che non possono essere valutati localmente o che dovrebbero essere disponibili online vengono caricati nel cloud.
  • Sicurezza dei dati: con l’edge computing gran parte dei dati rimane nella rete locale. Ciò rende molto più facile per le aziende soddisfare i requisiti di conformità.

Gli svantaggi della tecnologia edge

Anche l’edge computing non è del tutto privo di lati negativi, anche se va detto che sono di molto inferiori ai vantaggi che può apportare. Vediamo i più rilevanti.

  • Struttura di rete più complessa: un sistema distribuito è molto più complesso di un'architettura cloud centralizzata. Un ambiente di edge computing è una combinazione eterogenea di vari componenti di rete, alcuni dei quali sono di produttori diversi, che comunicano tra loro attraverso una varietà di interfacce
  • Prezzo d’acquisto di un edge hardware: oggi le architetture cloud centralizzate sono più vantaggiose principalmente perché necessitano di un numero significativamente inferiore di hardware locali. Questo vantaggio viene meno con i sistemi distribuiti.
  • Maggiore manutenzione: un sistema decentralizzato con più nodi di calcolo richiede requisiti di manutenzione e amministrazione più elevati rispetto a un’unità di calcolo centralizzata.
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