تضمن الحوسبة الطرفية أن تكون مراكز الحوسبة وتخزين البيانات أقرب ما يمكن إلى حافة الشبكة، ولكن ما هي هذه الحافة تحديدًا؟ قد تكون الحافة هي حافة الشبكة حيث يتصل الجهاز بالإنترنت، أو حافة الشبكة المحلية التي تحتوي على الجهاز حيث تتصل بالإنترنت، أيًا كانت الحافة، فإن أهم ما يميز الحوسبة الطرفية هو أن تكون مراكز الحوسبة وتخزين البيانات قريبة جغرافيًا من الأجهزة التي تُنشأ فيها البيانات أو تُستهلك.
ما هي الحوسبة الطرفية؟
الحوسبة الطرفية هي بنية تقنية معلومات موزعة، حيث تُعالج بيانات العملاء على أطراف الشبكة، بالقرب من مصدرها الأصلي قدر الإمكان.
تُعدّ البيانات شريان الحياة للأعمال الحديثة، إذ تُوفّر رؤى قيّمة وتُدعم التحكم الفوري في العمليات التجارية الحيوية، تغرق الشركات اليوم في بحر من البيانات، حيث تُجمع كميات هائلة منها بشكل روتيني من أجهزة الاستشعار وأجهزة إنترنت الأشياء التي تعمل في الوقت الفعلي من مواقع نائية وبيئات تشغيل قاسية في أي مكان تقريبًا في العالم.
لكن هذا التدفق الهائل من البيانات يُغيّر أيضًا طريقة تعامل الشركات مع الحوسبة، فالنموذج التقليدي للحوسبة، القائم على مركز بيانات مركزي وشبكة الإنترنت اليومية، لا يُناسب نقل كميات هائلة ومتزايدة باستمرار من البيانات الواقعية، إذ يُمكن أن تتضافر قيود النطاق الترددي، ومشاكل زمن الاستجابة، وانقطاعات الشبكة غير المتوقعة، لتُعيق هذه الجهود، وتستجيب الشركات لهذه التحديات المتعلقة بالبيانات من خلال استخدام بنية الحوسبة الطرفية.
ببساطة، تنقل الحوسبة الطرفية جزءًا من موارد التخزين والحوسبة من مركز البيانات المركزي إلى أقرب نقطة ممكنة من مصدر البيانات نفسه، فبدلًا من إرسال البيانات الخام إلى مركز البيانات المركزي للمعالجة والتحليل، يُجرى هذا العمل في المكان الذي تُنتج فيه البيانات فعليًا، سواءً كان ذلك متجرًا، أو مصنعًا، أو مركزًا ضخمًا للخدمات العامة، أو مدينة ذكية، ولا تُرسل إلى مركز البيانات الرئيسي إلا نتائج هذه العمليات الحسابية على الحافة، مثل رؤى الأعمال الآنية، وتوقعات صيانة المعدات، أو غيرها من الإجابات العملية، وذلك للمراجعة والتدخل البشري.
وبذلك، تُعيد الحوسبة الطرفية تشكيل تكنولوجيا المعلومات وحوسبة الأعمال، تعرّف على ماهية الحوسبة الطرفية، وكيفية عملها، وتأثير الحوسبة السحابية، وحالات استخدامها، وموازناتها، واعتبارات تنفيذها.
كيف تعمل الحوسبة الطرفية؟
تعتمد الحوسبة الطرفية كليًا على الموقع، ففي الحوسبة المؤسسية التقليدية، تُنتج البيانات عند نقطة نهاية العميل، مثل جهاز المستخدم، تُنقل هذه البيانات عبر شبكة واسعة النطاق (WAN) مثل الإنترنت، مرورًا بشبكة الشركة المحلية (LAN)، حيث تُخزن وتُعالج بواسطة تطبيق مؤسسي، ثم تُرسل نتائج هذه المعالجة إلى جهاز المستخدم، ولا يزال هذا النهج مُثبتًا وفعّالًا في مجال الحوسبة بين العميل والخادم لمعظم تطبيقات الأعمال الشائعة.
لكن عدد الأجهزة المتصلة بالإنترنت، وحجم البيانات التي تُنتجها هذه الأجهزة وتستخدمها الشركات، يتزايد بوتيرة أسرع بكثير من قدرة البنية التحتية التقليدية لمراكز البيانات على استيعابه، إن احتمال نقل هذا الكم الهائل من البيانات في ظروف حساسة للوقت أو الانقطاعات يُشكل ضغطًا هائلًا على الإنترنت العالمي، الذي غالبًا ما يكون عرضة للازدحام والانقطاعات.
لذا، حوّل مهندسو تكنولوجيا المعلومات تركيزهم من مركز البيانات المركزي إلى الحافة المنطقية للبنية التحتية، وذلك بنقل موارد التخزين والحوسبة من مركز البيانات إلى نقطة توليد البيانات، المبدأ بسيط: إذا تعذر تقريب البيانات من مركز البيانات، فاجعل مركز البيانات أقرب إلى البيانات، مفهوم الحوسبة الطرفية ليس جديدًا، بل هو متجذر في أفكار قديمة للحوسبة عن بُعد - مثل المكاتب الفرعية والفروع - حيث كان من الأجدى والأكثر موثوقية وضع موارد الحوسبة في الموقع المطلوب بدلًا من الاعتماد على موقع مركزي واحد.
تضع الحوسبة الطرفية وحدات التخزين والخوادم حيث توجد البيانات، وغالبًا ما تتطلب فقط جزءًا صغيرًا من المعدات للعمل على الشبكة المحلية البعيدة لجمع البيانات ومعالجتها محليًا، في كثير من الحالات، تُنشر معدات الحوسبة في حاويات محمية أو مُحصّنة لحمايتها من درجات الحرارة القصوى والرطوبة وغيرها من الظروف البيئية، تتضمن المعالجة عادةً توحيد وتحليل تدفق البيانات لاستخلاص معلومات قيّمة، ولا تُرسل إلى مركز البيانات الرئيسي إلا نتائج التحليل.
يختلف مفهوم المعلومات القيّمة اختلافًا كبيرًا، من الأمثلة على ذلك بيئات البيع بالتجزئة، حيث يمكن دمج مراقبة الفيديو في صالة العرض مع بيانات المبيعات الفعلية لتحديد أفضل تكوين للمنتج أو طلب المستهلك، تتضمن الأمثلة الأخرى التحليلات التنبؤية التي يمكنها توجيه صيانة المعدات وإصلاحها قبل حدوث أي عيوب أو أعطال فعلية، كما ترتبط أمثلة أخرى غالبًا بالمرافق العامة، مثل معالجة المياه أو توليد الكهرباء، لضمان عمل المعدات بشكل سليم والحفاظ على جودة الإنتاج.
لماذا تُعدّ الحوسبة الطرفية مهمة؟
تتطلب مهام الحوسبة بنى تحتية مناسبة، والبنية التي تُناسب نوعًا معينًا من مهام الحوسبة لا تُناسب بالضرورة جميع أنواعها، وقد برزت الحوسبة الطرفية كبنية أساسية فعّالة وهامة تدعم الحوسبة الموزعة لنشر موارد الحوسبة والتخزين بالقرب من مصدر البيانات، بل وفي نفس موقعه الفعلي، عمومًا، نماذج الحوسبة الموزعة ليست جديدة، ومفاهيم المكاتب البعيدة، والفروع، ومراكز البيانات المشتركة، والحوسبة السحابية لها تاريخ طويل وحافل بالإنجازات.
لكن اللامركزية قد تكون صعبة، إذ تتطلب مستويات عالية من المراقبة والتحكم، والتي غالبًا ما يتم إغفالها عند الانتقال من نموذج الحوسبة المركزية التقليدي، وقد اكتسبت الحوسبة الطرفية أهمية بالغة لأنها تُقدّم حلًا فعّالًا لمشاكل الشبكات الناشئة المرتبطة بنقل كميات هائلة من البيانات التي تُنتجها وتستهلكها المؤسسات اليوم، ولا تقتصر المشكلة على الكمية فحسب، بل تشمل أيضًا عامل الوقت؛ فالتطبيقات تعتمد على معالجة واستجابات تتسم بحساسية متزايدة للوقت.
لنأخذ على سبيل المثال انتشار السيارات ذاتية القيادة، فهي ستعتمد على إشارات المرور الذكية، ستحتاج السيارات وأنظمة التحكم المروري إلى إنتاج البيانات وتحليلها وتبادلها في الوقت الفعلي، وإذا ما تضاعف هذا المطلب مع أعداد هائلة من المركبات ذاتية القيادة، سيتضح حجم المشاكل المحتملة، وهذا يتطلب شبكة سريعة الاستجابة، تعالج الحوسبة الطرفية - والحوسبة الضبابية - ثلاثة قيود رئيسية للشبكة: عرض النطاق الترددي، وزمن الاستجابة، والازدحام أو الموثوقية.
- عرض النطاق الترددي: هو كمية البيانات التي يمكن للشبكة نقلها مع مرور الوقت، ويُقاس عادةً بالبتات في الثانية، جميع الشبكات لها عرض نطاق ترددي محدود، وتكون هذه القيود أشدّ في الاتصالات اللاسلكية، هذا يعني وجود حد أقصى لكمية البيانات - أو عدد الأجهزة - التي يمكنها تبادل البيانات عبر الشبكة، مع أنه من الممكن زيادة عرض النطاق الترددي للشبكة لاستيعاب المزيد من الأجهزة والبيانات، إلا أن التكلفة قد تكون باهظة، ولا تزال هناك حدود قصوى (أعلى)، كما أن ذلك لا يحل مشاكل أخرى.
- زمن الاستجابة: هو الوقت اللازم لإرسال البيانات بين نقطتين على الشبكة، على الرغم من أن الاتصال يتم في الوضع الأمثل بسرعة الضوء، إلا أن المسافات المادية الشاسعة، بالإضافة إلى ازدحام الشبكة أو انقطاعها، قد تؤخر نقل البيانات عبرها، وهذا بدوره يؤخر عمليات التحليل واتخاذ القرارات، ويقلل من قدرة النظام على الاستجابة في الوقت الفعلي، وقد تسبب ذلك في خسائر بشرية، كما في حالة المركبات ذاتية القيادة.
- الازدحام: الإنترنت عبارة عن "شبكة من الشبكات" عالمية، ورغم تطوره ليُوفر تبادلاً جيداً للبيانات للأغراض العامة لمعظم مهام الحوسبة اليومية - مثل تبادل الملفات أو البث المباشر - إلا أن حجم البيانات الهائل الناتج عن عشرات المليارات من الأجهزة قد يُرهق الإنترنت، مما يُسبب ازدحاماً شديداً ويُجبر على إعادة إرسال البيانات، وهي عمليات تستغرق وقتاً طويلاً، وفي حالات أخرى، قد يؤدي انقطاع الشبكة إلى تفاقم الازدحام، بل وقد يقطع الاتصال تماماً عن بعض مستخدمي الإنترنت، مما يجعل إنترنت الأشياء عديم الفائدة أثناء الانقطاعات.
من خلال نشر الخوادم ووحدات التخزين في مواقع توليد البيانات، يُمكن للحوسبة الطرفية تشغيل العديد من الأجهزة عبر شبكة محلية أصغر حجمًا وأكثر كفاءة، حيث تُستخدم سعة النطاق الترددي الكبيرة حصريًا من قِبل الأجهزة المحلية المولدة للبيانات، مما يجعل زمن الاستجابة والازدحام شبه معدومين، تقوم وحدات التخزين المحلية بجمع البيانات الخام وحمايتها، بينما تُجري الخوادم المحلية تحليلات طرفية أساسية - أو على الأقل تُعالج البيانات وتُقلل حجمها - لاتخاذ القرارات في الوقت الفعلي قبل إرسال النتائج، أو البيانات الأساسية فقط، إلى السحابة أو مركز البيانات المركزي.
حالات استخدام الحوسبة الطرفية وأمثلة عليها
تُستخدم تقنيات الحوسبة الطرفية، من حيث المبدأ، لجمع البيانات وتصفيتها ومعالجتها وتحليلها "في مكانها" عند حافة الشبكة أو بالقرب منها، إنها وسيلة فعّالة لاستخدام البيانات التي لا يمكن نقلها أولاً إلى موقع مركزي، وذلك عادةً بسبب ضخامة حجمها الذي يجعل هذه العمليات مكلفة للغاية، أو غير عملية تقنياً، أو قد تنتهك التزامات الامتثال، مثل سيادة البيانات، وقد أدى هذا التعريف إلى ظهور العديد من الأمثلة وحالات الاستخدام الواقعية:
- التصنيع: قامت إحدى الشركات الصناعية بتطبيق الحوسبة الطرفية لمراقبة عمليات التصنيع، مما مكّنها من إجراء تحليلات فورية وتعلّم آلي عند الحافة لاكتشاف أخطاء الإنتاج وتحسين جودة تصنيع المنتج، دعمت الحوسبة الطرفية إضافة أجهزة استشعار بيئية في جميع أنحاء المصنع، مما وفّر رؤية ثاقبة حول كيفية تجميع كل مكون من مكونات المنتج وتخزينه، ومدة بقاء هذه المكونات في المخزون، وبذلك، أصبح بإمكان الشركة اتخاذ قرارات تجارية أسرع وأكثر دقة فيما يتعلق بمرافق المصنع وعمليات التصنيع.
- الزراعة: لنفترض شركة تزرع المحاصيل في الداخل دون ضوء الشمس أو تربة أو مبيدات حشرية، تُقلّل هذه العملية أوقات النمو بأكثر من 60%، يُمكّن استخدام أجهزة الاستشعار الشركات من تتبع استهلاك المياه، وكثافة العناصر الغذائية، وتحديد الحصاد الأمثل، تُجمع البيانات وتُحلل لتحديد تأثير العوامل البيئية، والتحسين المستمر لخوارزميات زراعة المحاصيل، وضمان حصادها في أفضل حالاتها.
- تحسين الشبكة: يُمكن للحوسبة الطرفية أن تُساعد في تحسين أداء الشبكة من خلال قياس أداء المستخدمين عبر الإنترنت، ثم استخدام التحليلات لتحديد مسار الشبكة الأكثر موثوقية والأقل زمن استجابة لحركة بيانات كل مستخدم، في الواقع، تُستخدم الحوسبة الطرفية لتوجيه حركة البيانات عبر الشبكة لتحقيق الأداء الأمثل للبيانات الحساسة للوقت.
- سلامة مكان العمل: يُمكن للحوسبة الطرفية دمج وتحليل البيانات من الكاميرات الموجودة في الموقع، وأجهزة سلامة الموظفين، ومختلف أجهزة الاستشعار الأخرى، لمساعدة الشركات على الإشراف على ظروف العمل، أو ضمان التزام الموظفين ببروتوكولات السلامة المُعتمدة، خاصةً عندما يكون مكان العمل بعيدًا أو شديد الخطورة، مثل مواقع البناء أو منصات النفط.
- تحسين الرعاية الصحية: شهد قطاع الرعاية الصحية توسعًا هائلًا في كمية بيانات المرضى التي تُجمع من الأجهزة وأجهزة الاستشعار والمعدات الطبية الأخرى، يتطلب هذا الحجم الهائل من البيانات استخدام الحوسبة الطرفية لتطبيق الأتمتة والتعلم الآلي للوصول إلى البيانات، وتجاهل البيانات "العادية"، وتحديد البيانات الإشكالية، ما يُمكّن الأطباء من اتخاذ إجراءات فورية لمساعدة المرضى على تجنب الحوادث الصحية في الوقت الفعلي.
- النقل: تتطلب المركبات ذاتية القيادة وتنتج ما بين 5 إلى 20 تيرابايت من البيانات يوميًا، حيث تجمع معلومات حول الموقع والسرعة وحالة المركبة وحالة الطريق وحركة المرور والمركبات الأخرى، ويجب تجميع هذه البيانات وتحليلها في الوقت الفعلي أثناء حركة المركبة، وهذا يتطلب قدرة حاسوبية داخلية كبيرة، حيث تُصبح كل مركبة ذاتية القيادة "طرفية"، بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد هذه البيانات السلطات والشركات في إدارة أساطيل المركبات بناءً على الظروف الفعلية على أرض الواقع.
- التجزئة: يمكن لشركات التجزئة أيضًا إنتاج كميات هائلة من البيانات من المراقبة وتتبع المخزون وبيانات المبيعات وغيرها من تفاصيل الأعمال في الوقت الفعلي، يمكن للحوسبة الطرفية المساعدة في تحليل هذه البيانات المتنوعة وتحديد فرص الأعمال، مثل تصميم رفوف عرض فعّالة أو حملة تسويقية، والتنبؤ بالمبيعات، وتحسين طلبات الموردين، وما إلى ذلك، ونظرًا لاختلاف شركات التجزئة اختلافًا كبيرًا في البيئات المحلية، يمكن أن تكون الحوسبة الطرفية حلاً فعالاً للمعالجة المحلية في كل متجر.
تطبيقات الحوسبة الطرفية في مختلف الصناعات
1، الرعاية الصحية
تستخدم صناعة الرعاية الصحية العديد من أجهزة إنترنت الأشياء القابلة للارتداء، مثل أجهزة تتبع اللياقة البدنية، والساعات الذكية لمراقبة القلب، وأجهزة قياس نسبة الجلوكوز في الدم، وغيرها، تجمع هذه الأجهزة البيانات كل ثانية، ثم تُحلل لاستخلاص المعلومات، ولكن يصبح تحليل البيانات بطيئًا إذا كانت البيانات تُجمع في الوقت الفعلي، على سبيل المثال، إذا رصد جهاز مراقبة القلب بيانات تشير إلى نوبة قلبية، ولكنه استغرق وقتًا لتحليلها، فقد تكون العواقب وخيمة! لذا، تُعد الحوسبة الطرفية بالغة الأهمية في مجال الرعاية الصحية، إذ تُمكّن من تحليل البيانات وفهمها فورًا، ومن الأمثلة على ذلك شركة GE Healthcare، التي تستخدم رقائق NVIDIA في أجهزتها الطبية للاستفادة من الحوسبة الطرفية في تحسين معالجة البيانات.
2، النقل
للحوسبة الطرفية تطبيقات عديدة في قطاع النقل، لا سيما في السيارات ذاتية القيادة، تتطلب هذه السيارات ذاتية القيادة العديد من أجهزة الاستشعار، بدءًا من كاميرات 360 درجة، وأجهزة استشعار الحركة، وأنظمة الرادار، ونظام تحديد المواقع العالمي (GPS)، وغيرها، لضمان عملها بكفاءة، وإذا نُقلت البيانات من هذه المستشعرات إلى نظام سحابي لتحليلها، ثم استُرجعت مرة أخرى بواسطة المستشعرات، فقد يؤدي ذلك إلى تأخير زمني قد يكون كارثيًا في السيارات ذاتية القيادة، ففي الوقت الذي يستغرقه تحليل البيانات، قد تصطدم السيارة بشجرة أمامها! لذا، تُعدّ الحوسبة الطرفية مفيدة جدًا في السيارات ذاتية القيادة، إذ يُمكن تحليل البيانات من مراكز بيانات قريبة، مما يُقلل من التأخير الزمني في السيارة.
3، قطاع التجزئة
تتجه العديد من متاجر التجزئة هذه الأيام نحو التكنولوجيا الحديثة! وهذا يعني أن بإمكان العملاء الدخول إلى المتجر باستخدام تطبيق الهاتف أو رمز الاستجابة السريعة (QR code) والبدء في اختيار ما يرغبون في شرائه، ثم يُمكنهم الخروج من المتجر، وسيتم خصم قيمة مشترياتهم تلقائيًا من رصيدهم، يُمكن للمتاجر القيام بذلك باستخدام مزيج من مستشعرات الحركة وكاميرات داخل المتجر لتحليل مشتريات جميع العملاء، ولكن هذا يتطلب أيضًا الحوسبة الطرفية، لأن التأخير الزمني الكبير في تحليل البيانات قد يدفع العملاء إلى أخذ البضائع والمغادرة مجانًا! من الأمثلة على ذلك متجر أمازون غو الذي تم إطلاقه لأول مرة في يناير 2018.
4، خط تجميع صناعي
تُمكّن الحوسبة الطرفية في التصنيع من الاستجابة السريعة للمشكلات التي قد تطرأ على خط التجميع، مما يُحسّن جودة المنتج وكفاءته مع تقليل الحاجة إلى التدخل البشري.
الحوسبة الطرفية مقابل الحوسبة السحابية مقابل الحوسبة الضبابية
ترتبط الحوسبة الطرفية ارتباطًا وثيقًا بمفهومي الحوسبة السحابية والحوسبة الضبابية، ورغم وجود بعض التداخل بين هذه المفاهيم، إلا أنها ليست متطابقة، ولا يُنصح عمومًا باستخدامها بشكل تبادلي، من المفيد مقارنة هذه المفاهيم وفهم الفروقات بينها.
من أسهل الطرق لفهم الفروقات بين الحوسبة الطرفية والسحابية والضبابية هو تسليط الضوء على قاسمها المشترك: ترتبط المفاهيم الثلاثة جميعها بالحوسبة الموزعة، وتركز على النشر المادي لموارد الحوسبة والتخزين بالنسبة للبيانات المُنتَجة، ويكمن الاختلاف في موقع هذه الموارد.
1، الحوسبة الطرفية
هي نشر موارد الحوسبة والتخزين في موقع إنتاج البيانات، وهذا يضع، في الوضع الأمثل، موارد الحوسبة والتخزين في نفس نقطة مصدر البيانات على حافة الشبكة، على سبيل المثال، يمكن تركيب حاوية صغيرة تضم عدة خوادم ووحدة تخزين أعلى توربين رياح لجمع ومعالجة البيانات التي تنتجها أجهزة الاستشعار داخل التوربين نفسه، كمثال آخر، قد تُخصص محطة قطار قدرًا معقولًا من موارد الحوسبة والتخزين داخلها لجمع ومعالجة كميات هائلة من بيانات أجهزة استشعار حركة القطارات، ويمكن بعد ذلك إرسال نتائج هذه المعالجة إلى مركز بيانات آخر للمراجعة البشرية والأرشفة ودمجها مع نتائج بيانات أخرى لإجراء تحليلات أوسع.
2، الحوسبة السحابية
هي نشر ضخم وقابل للتوسع بشكل كبير لموارد الحوسبة والتخزين في أحد المواقع العالمية الموزعة (المناطق)، كما يُقدم مزودو خدمات الحوسبة السحابية مجموعة متنوعة من الخدمات الجاهزة لعمليات إنترنت الأشياء، مما يجعل السحابة منصة مركزية مفضلة لتطبيقات إنترنت الأشياء، ولكن على الرغم من أن الحوسبة السحابية توفر موارد وخدمات أكثر بكثير من كافية للتعامل مع التحليلات المعقدة، إلا أن أقرب مركز سحابي إقليمي قد يكون على بُعد مئات الأميال من نقطة جمع البيانات، وتعتمد الاتصالات على نفس اتصال الإنترنت المتقلب الذي يدعم مراكز البيانات التقليدية، عمليًا، تُعد الحوسبة السحابية بديلًا - أو مكملًا في بعض الأحيان - لمراكز البيانات التقليدية، إذ تُتيح السحابة تقريب الحوسبة المركزية من مصدر البيانات، ولكن ليس على حافة الشبكة.
3، الحوسبة الضبابية
لكن خيارات نشر الحوسبة والتخزين لا تقتصر على الحوسبة السحابية أو الحوسبة الطرفية، قد يكون مركز بيانات سحابي بعيدًا جدًا، بينما قد تكون موارد الحوسبة الطرفية محدودة للغاية، أو متناثرة جغرافيًا، مما يجعل تطبيق الحوسبة الطرفية الصارمة غير عملي، في هذه الحالة، يمكن أن يُسهم مفهوم الحوسبة الضبابية في الحل، تعتمد الحوسبة الضبابية عادةً على منظور أوسع، حيث تُوضع موارد الحوسبة والتخزين "داخل" البيانات، وليس بالضرورة "عند" البيانات نفسها.
يمكن لبيئات الحوسبة الضبابية أن تُنتج كميات هائلة من بيانات أجهزة الاستشعار أو إنترنت الأشياء، موزعة على مساحات جغرافية شاسعة يصعب معها تعريف الحوسبة الطرفية، ومن الأمثلة على ذلك المباني الذكية، والمدن الذكية، وحتى شبكات المرافق الذكية، لنأخذ مثالًا على مدينة ذكية حيث يمكن استخدام البيانات لتتبع وتحليل وتحسين نظام النقل العام، والمرافق البلدية، وخدمات المدينة، وتوجيه التخطيط الحضري طويل الأجل، ببساطة، لا يكفي نشر واحد للحوسبة الطرفية للتعامل مع هذا الكم الهائل من البيانات، لذا يمكن للحوسبة الضبابية تشغيل سلسلة من عمليات نشر عقد الحوسبة الضبابية ضمن نطاق البيئة لجمع البيانات ومعالجتها وتحليلها.
ملاحظة: من المهم تكرار أن الحوسبة الضبابية والحوسبة الطرفية تشتركان في تعريف وبنية متطابقة تقريبًا، ويتم استخدام المصطلحات أحيانًا بشكل متبادل حتى بين خبراء التكنولوجيا.
ما هي فوائد الحوسبة الطرفية؟
تُعالج الحوسبة الطرفية تحديات البنية التحتية الحيوية، مثل محدودية النطاق الترددي، وزمن الاستجابة الزائد، وازدحام الشبكة، ولكن هناك العديد من الفوائد الإضافية المحتملة التي تجعلها خيارًا جذابًا في حالات أخرى.
- تقليل زمن الاستجابة: تُقلل الحوسبة الطرفية زمن الاستجابة للأجهزة، حيث تتم معالجة البيانات وتخزينها بالقرب من الجهاز الذي تم إنشاؤها فيه، وليس في مركز تخزين بيانات بعيد، لنأخذ مثال المساعدين الشخصيين المذكور سابقًا، إذا كان على مساعدك الشخصي إرسال طلبك إلى السحابة، ثم التواصل مع خادم بيانات في مكان ما من العالم للحصول على الإجابة المطلوبة، ثم إرسالها إليك، فسيستغرق ذلك وقتًا أطول بكثير، أما مع استخدام الحوسبة الطرفية، فسيكون زمن الاستجابة أقل، حيث يمكن للمساعد الشخصي الحصول على إجابتك بسهولة من مركز تخزين بيانات قريب، هذا يُشبه الجري حول نصف الكرة الأرضية مقابل الجري إلى أطراف مدينتك، أيهما أسرع؟
- تقليل تكاليف النطاق الترددي: في هذه الأيام، جميع الأجهزة المُثبتة في المنازل والمكاتب، مثل الكاميرات والطابعات وأجهزة تنظيم الحرارة ومكيفات الهواء، وحتى المحامص، هي أجهزة ذكية! في الواقع، تُولّد هذه الأجهزة كميات هائلة من البيانات التي تُنقل إلى الحوسبة السحابية ومراكز تخزين البيانات البعيدة، مما يتطلب نطاقًا تردديًا كبيرًا، إلا أن النطاق الترددي وموارد الحوسبة السحابية الأخرى محدودة، وجميعها باهظة الثمن، في مثل هذه الحالة، تُعدّ الحوسبة الطرفية حلاً مثاليًا، إذ تُعالج البيانات وتُخزّنها محليًا بدلاً من تخزينها في مواقع سحابية مركزية، مما يُوفّر على الشركات تكاليف النطاق الترددي.
- انخفاض حركة مرور الشبكة: كما رأينا سابقًا، يتوفر حاليًا عدد هائل من أجهزة إنترنت الأشياء، عندما تُولّد هذه الأجهزة كميات هائلة من البيانات التي تُنقل من وإلى الحوسبة السحابية، يزداد حجم حركة مرور الشبكة بشكل طبيعي، مما يُؤدي إلى اختناقات في البيانات وضغط أكبر على الحوسبة السحابية، تخيّل ازدحامًا مروريًا خانقًا على طريق سريع مزدحم! ماذا سيحدث؟ اختناقات مرورية هائلة وتأخيرات كبيرة في الوصول إلى أي مكان، هذا ما يحدث بالضبط! يؤدي ازدحام الشبكة هذا إلى زيادة زمن استجابة البيانات، لذا، يُعدّ استخدام الحوسبة الطرفية الحل الأمثل، حيث تُعالج البيانات وتُخزّنها محليًا بدلًا من مراكز تخزين البيانات السحابية البعيدة، يُسهّل تخزين البيانات محليًا الوصول إليها، مما يُقلّل من ازدحام الشبكة العالمي وزمن استجابة البيانات.
- الاستقلالية: تُعدّ الحوسبة الطرفية مفيدة في الأماكن التي يكون فيها الاتصال غير موثوق أو النطاق الترددي محدودًا بسبب الخصائص البيئية للموقع، ومن الأمثلة على ذلك منصات النفط، والسفن في عرض البحر، والمزارع النائية، أو غيرها من المواقع النائية، مثل الغابات المطيرة أو الصحاري، تُجري الحوسبة الطرفية عمليات المعالجة في الموقع نفسه، وأحيانًا على الجهاز الطرفي ذاته، مثل أجهزة استشعار جودة المياه في أجهزة تنقية المياه في القرى النائية، ويمكنها حفظ البيانات لإرسالها إلى نقطة مركزية فقط عند توفر الاتصال، من خلال معالجة البيانات محليًا، يمكن تقليل حجم البيانات المراد إرسالها بشكل كبير، مما يتطلب نطاقًا تردديًا أو وقت اتصال أقل بكثير مما قد يكون ضروريًا في الظروف العادية.
- سيادة البيانات: لا يقتصر نقل كميات هائلة من البيانات على كونه مشكلة تقنية فحسب، بل إن رحلة البيانات عبر الحدود الوطنية والإقليمية قد تُثير مشاكل إضافية تتعلق بأمن البيانات وخصوصيتها وغيرها من المسائل القانونية، يمكن استخدام الحوسبة الطرفية للحفاظ على البيانات قريبة من مصدرها وضمن حدود قوانين سيادة البيانات السارية، مثل اللائحة العامة لحماية البيانات (GDPR) للاتحاد الأوروبي، التي تحدد كيفية تخزين البيانات ومعالجتها وعرضها، يتيح ذلك معالجة البيانات الأولية محليًا، مع إخفاء أو تأمين أي بيانات حساسة قبل إرسالها إلى السحابة أو مركز البيانات الرئيسي، الذي قد يكون في مناطق أخرى.
- أمان الحوسبة الطرفية: توفر الحوسبة الطرفية فرصة إضافية لتطبيق وضمان أمان البيانات، على الرغم من أن مزودي خدمات الحوسبة السحابية يقدمون خدمات إنترنت الأشياء ويتخصصون في التحليلات المعقدة، إلا أن المؤسسات لا تزال قلقة بشأن سلامة وأمن البيانات بمجرد مغادرتها الطرفية وعودتها إلى السحابة أو مركز البيانات، من خلال تطبيق الحوسبة على الطرفية، يمكن تأمين أي بيانات تعبر الشبكة عائدةً إلى السحابة أو مركز البيانات عبر التشفير، ويمكن تحصين نشر الحوسبة الطرفية نفسه ضد المتسللين والأنشطة الخبيثة الأخرى، حتى في ظل محدودية أمان أجهزة إنترنت الأشياء.
ما هي تحديات الحوسبة الطرفية؟
على الرغم من أن الحوسبة الطرفية لديها القدرة على توفير فوائد كبيرة في العديد من حالات الاستخدام، إلا أن هذه التقنية ليست مثالية تمامًا، إلى جانب المشكلات التقليدية المتعلقة بقيود الشبكة، توجد عدة اعتبارات رئيسية قد تؤثر على تبني الحوسبة الطرفية:
- انخفاض الخصوصية والأمان: قد تُؤدّي الحوسبة الطرفية إلى مشاكل في أمان البيانات، فمن الأسهل بكثير تأمين البيانات المُخزّنة معًا في نظام مركزي أو سحابي مقارنةً بالبيانات المُخزّنة في أنظمة طرفية مُختلفة حول العالم، يُشبه هذا المفهوم سهولة تأمين مبلغ كبير من المال في مكان واحد باستخدام أحدث التقنيات، مقارنةً بتأمين مبالغ أصغر بنفس مستوى الكفاءة، لذا، ينبغي على الشركات التي تستخدم الحوسبة الطرفية إيلاء اهتمام مضاعف للأمان، واستخدام تشفير البيانات، وشبكات VPN، وأساليب التحكم في الوصول، وغيرها، لضمان أمان البيانات.
- ارتفاع تكاليف الأجهزة: تتطلب الحوسبة الطرفية تخزين البيانات محليًا في مراكز البيانات بدلًا من مواقع سحابية مركزية، لكن هذا يتطلب أيضًا أجهزة محلية أكثر تطورًا، على سبيل المثال، بينما تحتاج كاميرا إنترنت الأشياء إلى مكونات أساسية مدمجة محليًا لإرسال بيانات الفيديو الخام إلى خادم ويب سحابي، حيث تُستخدم أنظمة أكثر تعقيدًا لتحليل هذا الفيديو وحفظه، فإن استخدام الحوسبة الطرفية يستلزم جهاز كمبيوتر متطورًا بقدرة معالجة أكبر لتحليل هذا الفيديو وحفظه محليًا، مع ذلك، فإن الخبر السار هو أن أسعار الأجهزة في انخفاض مستمر، مما يعني أنه أصبح من الأسهل بكثير الآن بناء أجهزة متطورة محليًا.
- القدرة المحدودة: يكمن جزء من جاذبية الحوسبة السحابية للحوسبة الطرفية - أو الضبابية - في تنوع الموارد والخدمات وحجمها، قد يكون نشر البنية التحتية على الحافة فعالاً، ولكن يجب تحديد نطاق وهدف هذا النشر بوضوح؛ فحتى النشر الواسع النطاق للحوسبة الطرفية يخدم غرضًا محددًا على نطاق محدد مسبقًا باستخدام موارد محدودة وخدمات قليلة.
- الاتصال: تتغلب الحوسبة الطرفية على قيود الشبكة المعتادة، ولكن حتى أكثر عمليات النشر مرونةً تتطلب حدًا أدنى من الاتصال، من الضروري تصميم نشر طرفي يتكيف مع ضعف الاتصال أو انقطاعه، مع مراعاة ما يحدث على الحافة عند فقدان الاتصال، يُعدّ كل من الاستقلالية والذكاء الاصطناعي والتخطيط السلس للتعامل مع الأعطال في أعقاب مشكلات الاتصال عناصر أساسية لنجاح الحوسبة الطرفية.
- دورة حياة البيانات: تكمن المشكلة الدائمة في وفرة البيانات الحالية في أن الكثير منها غير ضروري، لنأخذ جهاز مراقبة طبية كمثال - البيانات المهمة هي فقط بيانات المشكلة، ولا جدوى من الاحتفاظ ببيانات المرضى العادية لأيام، معظم البيانات المستخدمة في التحليلات الآنية هي بيانات قصيرة الأجل لا تُحفظ على المدى الطويل، يجب على الشركات تحديد البيانات التي يجب الاحتفاظ بها وتلك التي يجب التخلص منها بعد إجراء التحليلات، ويجب حماية البيانات المحفوظة وفقًا لسياسات العمل واللوائح التنظيمية.
كيفية تطبيق الحوسبة الطرفية
قد تبدو الحوسبة الطرفية فكرة بسيطة وسهلة نظريًا، لكن تطوير استراتيجية متكاملة وتنفيذ نشر سليم لها على الحافة قد يكون تحديًا كبيرًا.
يُعدّ وضع استراتيجية طرفية فعّالة، من الناحيتين التجارية والتقنية، العنصر الأساسي لأي تطبيق تقني ناجح، لا تقتصر هذه الاستراتيجية على اختيار الموردين أو المعدات، بل تُركّز على الحاجة إلى الحوسبة الطرفية، يتطلب فهم "السبب" فهمًا واضحًا للمشاكل التقنية والتجارية التي تسعى المؤسسة إلى حلّها، مثل التغلب على قيود الشبكة والحفاظ على سيادة البيانات.
قد تبدأ هذه الاستراتيجيات بمناقشة مفهوم الحوسبة الطرفية، ومكان وجودها بالنسبة للعمل، وكيف يُمكن أن تُفيد المؤسسة، كما يجب أن تتوافق استراتيجيات الحوسبة الطرفية مع خطط العمل الحالية وخرائط طريق التكنولوجيا، على سبيل المثال، إذا كانت المؤسسة تسعى إلى تقليص حجم مركز بياناتها المركزي، فقد تُشكّل الحوسبة الطرفية وغيرها من تقنيات الحوسبة الموزعة خيارًا مناسبًا.
مع اقتراب المشروع من مرحلة التنفيذ، من المهم تقييم خيارات الأجهزة والبرامج بعناية، يوجد العديد من الموردين في مجال الحوسبة الطرفية، بما في ذلك Adlink Technology وCisco وAmazon وDell EMC وHPE، يجب تقييم كل منتج من حيث التكلفة والأداء والميزات والتوافق والدعم، من منظور البرمجيات، ينبغي أن توفر الأدوات رؤية شاملة وتحكمًا كاملًا في بيئة الحوسبة الطرفية البعيدة.
يختلف نطاق وحجم نشر مبادرة الحوسبة الطرفية اختلافًا كبيرًا، بدءًا من بعض أجهزة الحوسبة المحلية في حاوية متينة فوق مبنى خدمات، وصولًا إلى مجموعة واسعة من أجهزة الاستشعار التي تغذي اتصال شبكة عالي النطاق الترددي ومنخفض زمن الاستجابة بالسحابة العامة، لا يوجد نشران للحوسبة الطرفية متطابقان، هذه الاختلافات هي ما يجعل استراتيجية الحوسبة الطرفية وتخطيطها أمرًا بالغ الأهمية لنجاح أي مشروع.
يتطلب نشر الحوسبة الطرفية مراقبة شاملة، تذكر أنه قد يكون من الصعب - أو حتى المستحيل - وصول فريق تقنية المعلومات إلى موقع الحوسبة الطرفية الفعلي، لذا يجب تصميم عمليات نشر الحوسبة الطرفية لتوفير المرونة وتحمل الأعطال وقدرات الإصلاح الذاتي، يجب أن توفر أدوات المراقبة نظرة عامة واضحة على النشر عن بُعد، وأن تُسهّل عملية التزويد والتكوين، وأن تُقدّم تنبيهات وتقارير شاملة، وأن تحافظ على أمان النظام وبياناته، غالبًا ما تتضمن مراقبة الحافة مجموعة من المقاييس ومؤشرات الأداء الرئيسية، مثل توافر الموقع أو وقت التشغيل، وأداء الشبكة، وسعة التخزين واستخدامها، وموارد الحوسبة.
ولا يكتمل أي تطبيق للحافة دون دراسة متأنية لصيانتها:
- الأمان: تُعدّ احتياطات الأمان المادية والمنطقية بالغة الأهمية، ويجب أن تشمل أدوات تُركّز على إدارة الثغرات الأمنية واكتشاف الاختراقات ومنعها، يجب أن يمتدّ الأمان ليشمل أجهزة الاستشعار وأجهزة إنترنت الأشياء، حيث يُمثّل كل جهاز عنصرًا من عناصر الشبكة يُمكن الوصول إليه أو اختراقه، مما يُشكّل عددًا هائلًا من نقاط الضعف المحتملة.
- الاتصال: يُمثّل الاتصال مسألة أخرى، ويجب توفير إمكانية الوصول للتحكم وإعداد التقارير حتى في حال عدم توفّر الاتصال بالبيانات الفعلية، تستخدم بعض عمليات نشر الحافة اتصالًا ثانويًا للاتصال الاحتياطي والتحكم.
- الإدارة: نظرًا لمواقع عمليات نشر الحافة البعيدة والتي غالبًا ما تكون قاسية، فإنّ التزويد والإدارة عن بُعد أمران ضروريان، يجب أن يكون مديرو تقنية المعلومات قادرين على مراقبة ما يحدث على مستوى الشبكة والتحكم في عملية النشر عند الضرورة.
- الصيانة المادية: لا يمكن إغفال متطلبات الصيانة المادية، غالبًا ما تكون أجهزة إنترنت الأشياء ذات عمر افتراضي محدود، وتتطلب استبدالًا دوريًا للبطاريات والأجهزة، تتعطل المعدات وتحتاج في النهاية إلى الصيانة والاستبدال، يجب تضمين الجوانب اللوجستية العملية للموقع ضمن الصيانة.
الخلاصة
تهدف تقنية الحوسبة الطرفية إلى إنشاء إنترنت الأشياء (IoT) باستخدام 100 ألف مستشعر خلال العقد القادم، ومع تزايد استخدام ومعالجة البيانات الضخمة، يصبح من الضروري التعود على هذه التقنية التي تعتمد على الحوسبة على المستشعر نفسه، تُستخدم الحوسبة الطرفية في العديد من الحالات، منها ربط أجهزة إنترنت الأشياء بالسحابة المركزية بسبب ضعف اتصال الأجهزة.
تشمل الحوسبة الطرفية معالجة البيانات، بالإضافة إلى المعالجة المحلية للبيانات الآنية، من مكونات الحوسبة الطرفية: معالجة البيانات، ومحرك القواعد، وقاعدة البيانات المحلية، أما السحابة، فتُعنى بمعالجة البيانات الضخمة وتخزينها.
