Edge Computing - Presentation

‫‪Edge Computing‬‬ ‫كلية السلط التقنية ‪/‬قسم الهندسة‬ ‫والذكاء االصطناعي‬ ‫برنامج علم البيانات‬ ‫مساق انترنت االشياء(‪)021403225‬‬  ‫الحوسبة الحـدية (‪ )Edge Computing‬او حوسبة‬ ‫الحافة‬ ‫هي تقنيـة تعمـل على نقـل جـزء من معالجـ...

‫‪Edge Computing‬‬ ‫كلية السلط التقنية ‪/‬قسم الهندسة‬ ‫والذكاء االصطناعي‬ ‫برنامج علم البيانات‬ ‫مساق انترنت االشياء(‪)021403225‬‬  ‫الحوسبة الحـدية (‪ )Edge Computing‬او حوسبة‬ ‫الحافة‬ ‫هي تقنيـة تعمـل على نقـل جـزء من معالجـة البيانـات وتخزينهـا من السـحابة إلى‬ ‫مواقـع أقـرب لمصـدر البيانـات أو المسـتخدم النهـائي‪.‬بـدًال من إرسـال كـل البيانـات‬ ‫إلى مركـز بيانـات بعيـد للمعالجـة‪ ،‬يتم معالجتهـا بشـكل جـزئي أو كلي في األجهـزة‬ ‫الموجودة على "حافة" الشبكة‪.‬‬ ‫الموقع‪ :‬حافة الشبكة‬ ‫(أجهزة ‪ ،IoT‬أبراج‬ ‫الخلوي)‪.‬‬  ‫‪ ‬أمثلة على تطبيقات الحوسبة الحـدية‪:‬‬ ‫‪ ‬إنـترنت األشـياء (‪ )IoT‬تسـتخدم األجهـزة الذكيـة مثـل المستشـعرات‬ ‫وأجهـزة االستشـعار الحوسـبة الحــدية لتحليـل البيانـات بشـكل محلي‬ ‫واتخاذ قرارات سريعة‪.‬‬ ‫‪ ‬الواقـع المعـزز(‪ )Augmented Reality‬والواقـع االفتراضـي‪:‬‬ ‫تتطلب هـذه التطبيقـات معالجـة سـريعة للبيانـات المرئيـة‪ ،‬ممـا يجعـل‬ ‫الحوسبة الحـدية حًال مثاليًا لها‪.‬‬  ‫‪ ‬مزايا حوسبة الحافة‬ ‫‪.1‬تقليل زمن االستجابة‪:‬‬ ‫‪ ‬معالجـة البيانـات محلًيا‪ :‬يتم معالجـة البيانـات بـالقرب من مصـدرها‪ ،‬ممـا يقلـل‬ ‫من زمن االنتقال للبيانات عبر الشبكة‪.‬‬ ‫‪.2‬تحسين الموثوقية‪:‬‬ ‫‪ ‬االعتمـاد على االتصـال المحلي‪ :‬تعتمـد الحوسـبة الحديـة بشـكل أقـل على‬ ‫االتصـال بـاإلنترنت‪ ،‬ممـا يجعلهـا أكـثر موثوقيـة في المنـاطق الـتي تعـاني من ضـعف‬ ‫االتصال‪.‬‬ ‫‪ ‬اسـتمرارية األعمـال‪ :‬يمكن لألجهـزة المتصـلة بالشـبكة المحليـة االسـتمرار في‬  ‫‪.3‬حماية البيانات‪:‬‬ ‫‪ ‬تقليـل مخـاطر االخـتراق‪ :‬يتم تخـزين البيانـات ومعالجتهـا بشـكل‬ ‫محلي‪ ،‬مما يقلل من مخاطر اختراق البيانات أثناء نقلها عبر الشبكة‪.‬‬ ‫‪ 4.‬تقليل العبء على الشبكة‪:‬‬ ‫‪ ‬تقليـل حركـة المـرور‪ :‬يتم تقليـل حجم البيانـات الـتي يتم نقلهـا عـبر‬ ‫الشبكة‪ ،‬مما يساعد في تخفيف العبء على البنية التحتية للشبكة‪.‬‬ ‫‪ ‬توفـير التكـاليف‪ :‬يـؤدي ذلـك إلى توفـير التكـاليف المرتبطـة بنقـل‬ ‫البيانات‪.‬‬  ‫‪‬عيوب الحوسبة الحدية‬ ‫على الرغم من المزايا العديدة التي تتمتع بها الحوسبة الحدية‪ ،‬إال أنها ليست خالية من العيوب والتحديات‪.‬إليك بعض العيوب‬ ‫الرئيسية التي يجب مراعاتها‪:‬‬ ‫‪.1‬التكلفة‪:‬‬ ‫‪ ‬البنية التحتية‪ :‬تتطلب الحوسبة الحدية استثماًر ا كبيًر ا في البنية التحتية‪ ،‬بما في‬ ‫ذلك األجهزة والخوادم والشبكات في كل موقع‪.‬‬ ‫‪ ‬الصيانة‪ :‬تتطلب األجهزة الموجودة على الحافة صيانة دورية وتحديثات برمجية‪،‬‬ ‫مما يزيد من التكاليف التشغيلية‪.‬‬ ‫‪.2‬التعقيد‪:‬‬ ‫‪ ‬إدارة األجهزة‪ :‬إدارة العديد من األجهزة المتوزعة في مواقع مختلفة يمكن أن‬  ‫‪.3‬األمن‪:‬‬ ‫‪ ‬سطح هجوم أكبر‪ :‬وجود العديد من األجهزة المتصلة بالشبكة يزيد من‬ ‫الهجوم المحتمل‪ ،‬مما يجعل النظام أكثر عرضة لالختراقات‪.‬‬ ‫‪ ‬حماية البيانات‪ :‬حماية البيانات الموجودة على األجهزة المتعددة تتطلب‬ ‫تدابير أمنية قوية‪.‬‬ ‫‪.4‬قابلية التوسع‪:‬‬ ‫‪ ‬محدودية الموارد‪ :‬قد تكون موارد الحوسبة المتاحة في األجهزة الموجودة‬ ‫على الحافة محدودة‪ ،‬مما يجعل من الصعب توسيع نطاق النظام‪.‬‬ ‫‪.5‬االعتماد على البنية التحتية‪:‬‬ ‫‪ ‬جودة االتصال‪ :‬تعتمد أداء الحوسبة الحدية على جودة االتصال بين األجهزة‬  ‫مل الحوسبة السحابية والضبابية والحافة مًع ا في إنترنت األشياء؟‬ ‫إنـترنت األشـياء (‪ )IoT‬هـو شـبكة مترابطـة من األجهـزة المـزودة بـأجهزة استشـعار قـادرة على‬ ‫جمـع البيانـات وتبادلهـا‪.‬لتفعيـل إمكانـات إنـترنت األشـياء بشـكل كامـل‪ ،‬فإننـا نعتمـد بشـكل كبـير‬ ‫على ثالثـة نمـاذج حوسـبية أساسـية‪ :‬الحوسـبة السـحابية‪ ،‬الحوسـبة الضـبابية‪ ،‬والحوسـبة‬ ‫الحديـة‪.‬كـل من هـذه النمـاذج يلعب دوًر ا حاسـًما في معالجـة البيانـات الهائلـة الـتي تولـدها أجهـزة‬ ‫إنترنت األشياء‪.‬‬ ‫الحدية في إنترنت األشياء‬ ‫الحوسبة‬ ‫‪ ‬الــدور‪ :‬تقــع الحوســبة الحديــة في أقصــى حافــة الشــبكة‪ ،‬حيث يتم معالجــة‬ ‫البيانات بشكل محلي على األجهزة نفسها أو على أجهزة قريبة‪.‬‬ ‫‪ ‬آليــة العمــل‪ :‬يتم تجهــيز أجهــزة إنــترنت األشــياء بقــدرات حوســبة محــدودة‬ ‫لتمكينهــا من معالجــة البيانــات بشــكل مســتقل‪.‬يمكن لألجهــزة اتخــاذ قــرارات‬ ‫بسيطة بناًء على البيانات المحلية‪ ،‬مثل تشغيل أو إيقاف تشغيل جهاز ما‪.‬‬ ‫‪ ‬الميكروكونـترول‬ ‫ر هـو بمثابـة الـدماغ‬ ‫الصـــــغير الـــــذي‬ ‫يتحكم في العديـــد‬ ‫من األجهــــــــــزة‬ ‫اإللكترونيـة بمـا في‬ ‫ذلـك أجهـزة إنـترنت‬ ‫األشياء‪.‬‬ ‫‪ ‬الراوتــــر فهـــــو‬ ‫الجهــاز المســؤول‬  ‫الحوسبة الضبابية في إنترنت األشياء‬ ‫‪ ‬الـدور‪ :‬تعمـل الحوسـبة الضـبابية كطبقـة وسـيطة بين أجهـزة إنـترنت األشـياء‬ ‫والسـحابة‪ ،‬حيث تقـوم بمعالجـة البيانـات وتحليلهـا بشـكل جـزئي قبـل إرسـالها إلى‬ ‫السحابة‪.‬‬ ‫‪ ‬آليـة العمـل‪ :‬يتم نشـر خـوادم ضـبابية قريبـة من أجهـزة إنـترنت األشـياء‪.‬تقـوم‬ ‫هــذه الخــوادم بمعالجــة البيانــات األوليــة‪ ،‬مثــل تصــفية البيانــات‪ ،‬والكشــف عن‬ ‫األنمــاط‪ ،‬واتخــاذ قــرارات بســيطة‪.‬يتم إرســال البيانــات المعالجــة فقــط إلى‬ ‫السحابة لتحليل أكثر تعمًقا‪.‬‬  ‫الحوسبة السحابية في إنترنت األشياء‬ ‫‪ ‬الـدور‪ :‬تـوفر السـحابة بنيـة تحتيـة قويـة لتخـزين البيانـات وتحليلهـا على نطـاق‬ ‫واسع‪.‬‬ ‫‪ ‬آليـة العمـل‪ :‬يتم جمــع البيانــات من أجهــزة إنــترنت األشــياء وإرســالها إلى‬ ‫السـحابة حيث يتم تخزينهـا وتحليلهـا باسـتخدام خوارزميـات معقـدة‪.‬يمكن بعـد‬ ‫ذلـك اسـتخدام هـذه البيانـات لتـدريب نمـاذج التعلم اآللي‪ ،‬واتخـاذ القـرارات‪،‬‬ ‫وتوليد رؤى قيمة‪.‬‬  ‫‪ ‬التكامل بين النماذج الثالثة‬ ‫لتحقيـق أقصـى اسـتفادة من إنـترنت األشـياء‪ ،‬يتم دمج هـذه النمـاذج الثالثـة بشـكل‬ ‫متكامل‪:‬‬ ‫‪ ‬جمع البيانات‪ :‬يتم جمع البيانات من أجهزة إنترنت األشياء‪.‬‬ ‫‪ ‬معالجـة البيانـات األوليـة‪ :‬يتم معالجـة البيانـات بشـكل جـزئي على الحافـة أو‬ ‫في طبقة الضباب‪.‬‬ ‫‪ ‬تحليـل البيانـات المتقـدم‪ :‬يتم إرسـال البيانـات المعالجـة إلى السـحابة لتحليـل‬ ‫أكثر تعمًقا وتوليد رؤى قيمة‪.‬‬ ‫‪ ‬اتخــاذ القــرارات‪ :‬يتم اتخــاذ القــرارات على عــدة مســتويات‪ :‬محلًي ا على‬ ‫األجهزة‪ ،‬في طبقة الضباب‪ ،‬وفي السحابة‪.‬‬  ‫مثال نظام مراقبة المنزل الذكي‪:‬‬ ‫‪ ‬الحافـة‪ :‬تقـوم أجهـزة االستشـعار بجمـع البيانـات حـول درجـة الحـرارة والرطوبـة‬ ‫واإلضاءة‪.‬‬ ‫‪ ‬الضـباب‪ :‬يقـوم جهـاز توجيـه ذكي بمعالجـة البيانـات المحليـة واتخـاذ قـرارات‬ ‫بسيطة‪ ،‬مثل ضبط درجة الحرارة تلقائًيا‪.‬‬ ‫‪ ‬السـحابة‪ :‬يتم إرسـال البيانـات التاريخيـة إلى السـحابة لتحليلهـا وتحديـد األنمـاط‪،‬‬ ‫مما يساعد في تحسين كفاءة الطاقة وتوفير الراحة‪.‬‬  ‫‪ ‬الفرق بين الحوسبة الحدية والحوسبة السحابية وحوسبة الضباب‬ ‫تعتبر الحوسبة السحابية‪ ،‬والحوسبة الحدية‪ ،‬وحوسبة الضباب ثالث تقنيات حوسبة متطورة‪ ،‬ولكل‬ ‫منها خصائصها ومجاالت تطبيقها المميزة‪.‬‬ ‫الحوسبة الحدية‬ ‫حوسبة الضباب‬ ‫الحوسبة السحابية‬ ‫الميزة‬ ‫نموذج حوسبي يتيح‬ ‫طبقة وسيطة بين األجهزة نقل جزء من معالجة‬ ‫الوصول إلى مجموعة‬ ‫البيانات وتخزينها من‬ ‫المتصلة باإلنترنت(‪)IoT‬‬ ‫مشتركة من الموارد‬ ‫السحابة إلى مواقع‬ ‫والسحابة‪ ،‬حيث يتم‬ ‫الحاسوبية التخزينية‬ ‫معالجة البيانات وتحليلها أقرب إلى مصدر البيانات‬ ‫والبرمجية عبر شبكة‬ ‫بشكل جزئي قبل إرسالها أو المستخدم النهائي‪.‬‬ ‫(عادًة اإلنترنت)‪.‬‬ ‫التعريف‬ ‫إلى السحابة‪.‬‬ ‫حافة الشبكة‬ ‫مراكز البيانات البعيدة بين األجهزة والسحابة‬ ‫الموقع‬ ‫زمن‬ ‫أسرع‬ ‫أسرع من السحابة‬ ‫أبطأ‬ ‫االستجابة‬ ‫أقل اعتماًدا على‬ ‫أقل اعتماًدا على‬ ‫تعتمد على االتصال‬ ‫االتصال باإلنترنت‬ ‫االتصال باإلنترنت‬ ‫باإلنترنت‬ ‫الموثوقية‬ ‫يكون عرضة‬ ‫‪ ‬هل يمكن اســتخدام الحوســبة الســحابية دون اســتخدام الحوســبة‬ ‫الضبابية؟‬ ‫نعم بــالطبع ذلــك يعتمــد على متطلبــات التطــبيق(زمن االســتجابة‪ ،‬حجم‬ ‫البيانــات‪ ،‬مســتوى األمــان) فمثال انظمـة تحتـوي ‪ Big Data‬قـد ال تحتـاج‬ ‫حوسبة ضبابية‪.‬‬ ‫‪ ‬اذا كـان التطـبيق ال يتطلب اسـتجابة فوريـة أو معالجـة بيانـات كبـيرة في الـوقت‬ ‫الحقيقي‪ ،‬فإن الحوسبة السحابية كافية‪.‬‬ ‫‪ ‬إذا كـانت جـودة االتصـال بـاإلنترنت عاليـة ومسـتقرة‪ ،‬فـإن تـأخير إرسـال البيانـات‬ ‫إلى السحابة ومعالجتها لن يكون مشكلة كبيرة‪.‬‬ ‫‪ ‬قد تكـون تكلفـة نشـر بنيـة تحتيـة للضـباب مرتفعـة‪ ،‬خاصـة للشـركات الصـغيرة‬ ‫يمكنكم ايضا مشاهدة الفيديو لفهم عمق العالقة بين الحوسبة‬ ‫السحابية والضبابية والحافة‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=CNqIAyjmmQ8‬‬ ‫‪https://www.youtube.com/watch?v=SCUQRP7BNr8‬‬ Any Question??