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.