邊緣計算:軍事物聯網的“掘金者”

士兵身上和武器上配備的網絡化傳感設備越來越多
近年來,隨著各種類型的機器人進入軍隊服役,軍事物聯網的發展開始進入快車道。曾經只在科幻電影中看到的場景,正加速變為現實——機器人不再只是一種武器或運輸工具,而是逐漸成為軍隊編制的組成部分,與人類士兵聯合執行任務。與此同時,這也導致戰場數據出現爆發性增長,對數據處理能力的壓力驟增。那么,這些戰場數據究竟由誰來具體處理呢?
新時代的“神經末梢”
在物聯網的世界里,每個設備都有自己的網絡地址。預計到2020年,全球將有超過500億的終端與設備連接物聯網,到2025年更會突破千億大關。然而,隨著各類設備大規模接入物聯網,在終端設備上產生的海量數據也對數據的高效處理提出了嚴峻挑戰。云計算不失為一種應對挑戰的有效方式。
不過,如果未來軍事物聯網的所有數據都依靠云數據中心統一處理,計算設備與網絡帶寬勢必不堪重負,尤其是在瞬息萬變的戰場上,一秒鐘的耽誤都可能意味著失敗。同時,云計算也會帶來規模龐大的能源消耗,未來我們很有可能“填不飽”云計算在能量需求上的“巨大胃口”。其實,物聯網時代大部分嵌入式小型設備都具備一定的基礎信息處理能力,如果能在靠近數據源頭的位置進行數據的計算、存儲與應用,就能“就近”向附近的終端、傳感器和用戶提供各類通訊以及計算服務,這就是“邊緣計算”。
如果把云計算比作物聯網的“智慧大腦”,邊緣計算更像是物聯網的“神經末梢”。這就好比人的手掌碰到了火焰會立刻下意識的縮回,然后大腦才感知手碰到了火并產生后續反應,邊緣計算起到的作用恰恰就是這種“下意識”的存在。
技術發展的“燃爆點”
曾幾何時,人們對于構建邊緣計算這種物聯網“神經末梢”的構想還處于紙上談兵階段,如今隨著智能手機、可穿戴設備等各類邊緣計算設備的大規模涌入,邊緣計算也日益成為新技術發展的“燃爆點”,正加速改變著我們的日常生活。
目前,邊緣計算主要包含應用域、數據域、網絡域、設備域四個功能域。你能想象一處不起眼的路燈,就是邊緣計算的一次技術革新嗎?傳統路燈照明能耗巨大,能源浪費嚴重,通過邊緣計算技術按需開關路燈,節能效率高達80%。同時,還可以在路燈上安裝用于收集路面信息、空氣質量和噪音水平的傳感器,再通過邊緣計算對此類數據加以處理,一座智慧新城悄然而生??梢哉f,邊緣計算正在悄然改變我們的生活方式和工作模式。
在軍事物聯網中,邊緣計算更加大有可為。未來的武器裝備、作戰個體和戰場環境的狀態信息與特征都可通過網絡進行實時感知和快速反應,美軍研發的單兵作戰信息系統,就部分利用了邊緣計算的技術成果,可收發統一的戰場態勢圖、火力計劃書、行動計劃表等內容,還可以接入戰術互聯網,實現特定區域內的組內廣播和點對點通話。邊緣計算為每一個作戰節點提供更強有力的“作戰大腦”,在未來復雜戰場環境中將發揮更為重要的作用。
深入挖掘“戰場富礦”
軍事物聯網是把各類作戰要素通過信息傳感手段與專用的信息網絡連通,進行軍事信息交換和通信的網絡技術。通過這種技術,戰場上的所有人員與裝備都將融入基于軍事物聯網的聯合作戰體系,是實現人與信息化裝備結合的重要手段,因而也被譽為“一座尚未開采的軍事富礦”。從科幻大片中走來的作戰機器人采用的正是軍事物聯網技術,每一個戰斗機器人都是軍事物聯網上最普通不過的網絡節點,如何有效指揮未來戰爭“天羅地網”里的每一個小型作戰集群,成為軍事物聯網發展亟待解決的重要課題。
隨著邊緣計算應用于軍事物聯網,這類“神經末梢”式的計算方式有望成為戰場富礦的“掘金者”。以美軍正在研制的“蜂群”無人機、無人艇和無人車輛等“群化武器”為例,此類武器的特征就是既能通過遠程指揮對整個集群進行控制,每個集群也要有自己的“領頭羊”進行戰術分配。從這個意義上講,邊緣計算堪稱“群化武器”的神經中樞。
此外,如何有效發揮各類傳感器在軍事物聯網中的作用,同樣是近年來的研究熱點。經過幾十年的發展,美軍先后開展了收集戰場信息的“智能微塵”系統、遠程監視戰場環境的“倫巴斯”系統、偵聽武器平臺運動的“沙地直線”系統、專門偵收電磁信號的“狼群”系統等傳感系統的研究與應用。邊緣計算的應用有望進一步提升這些傳感器的工作效能,同時實現更加安全保密的信息處理,為未來戰場多要素的有效感知打上一針“強心劑”。



