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何為邊緣智能

時間:2025-08-19 09:46:13  來源:《學習時報》2025年8月15日第3版  作者:

  在當今數字化時代,人工智能(AI)與邊緣計算(Edge Computing)的深度融合正引領著一場技術革命。其中,邊緣智能(Edge Intelligence)作為前沿技術,正逐漸成為推動各行業數字化轉型的核心引擎。邊緣智能,簡而言之,是將AI算法與模型部署在靠近數據源的邊緣設備上,實現數據的實時處理、智能分析與自主決策。這一技術的核心在於『算力下沈』,即通過將計算能力從傳統的雲端集中式處理遷移至終端或網絡邊緣節點,從而顯著降低數據傳輸延遲,減輕雲端負載,並強化隱私保護能力。邊緣智能的優勢在於其超低延遲響應、高安全性與隱私保護、網絡獨立性以及成本優化。具體而言,通過近端處理,邊緣智能能夠迅速響應並處理數據,實現毫秒級甚至微秒級的延遲。同時,由於數據在本地處理,無需上傳至雲端,從而大大提高了數據的安全性和隱私保護水平。此外,邊緣智能還具備網絡獨立性,能夠在不依賴雲端的情況下實現自主決策,降低了對網絡帶寬的依賴,優化了計算資源的使用成本。

  邊緣智能的起源可追溯至20世紀90年代,當時以內容交付網絡的形式出現,旨在通過邊緣服務器就近提供網絡和視頻內容,以減輕中心服務器的負載。然而,隨著物聯網設備的爆發式增長以及4G、5G網絡的普及,數據量激增至澤字節級別,傳統雲計算架構因高延遲、帶寬壓力及隱私風險逐漸無法滿足需求。

  進入21世紀後,邊緣計算概念應運而生,主張在數據源附近處理數據以減少傳輸量。這一時期,邊緣計算主要關注於數據的初步處理和轉發,尚未涉及AI算法的部署。直到2020年以後,隨著AI技術的成熟,邊緣智能作為邊緣計算與AI的融合技術正式興起。其核心在於將AI算法部署至靠近數據的邊緣設備,實現實時處理、低延遲決策及隱私保護。在邊緣智能的發展歷程中,可劃分為三大階段:初期以邊緣推理為主,依賴雲端訓練模型後推送至邊緣執行;隨後進入邊緣訓練階段,通過自動化工具實現全流程邊緣化模型迭代;未來將邁向自主機器學習,使邊緣設備具備自適應學習能力。這一演進過程不僅體現了技術進步的推動,也反映了市場需求和產業趨勢的引導。

  邊緣智能作為人工智能與邊緣計算深度融合的前沿技術,已經廣泛應用於智能制造、智慧城市、智能駕駛、醫療等多個領域。在智能制造領域,邊緣智能通過部署在生產線邊緣的智能網關,實時分析設備振動、溫度等數據,實現故障預測性維護。這一技術能夠將故障響應時間從數分鍾縮短至數秒,顯著降低設備停機率,提高生產效率。在智慧城市場景中,社區級邊緣服務器可本地處理交通流量、能耗監測等數據,實現路燈智能調控與垃圾滿溢告警。數據不出區域即可完成隱私保護,既提高了城市管理的智能化水平,又保障了居民的隱私安全。自動駕駛領域是邊緣智能應用的又一重要場景。車載邊緣計算平臺結合路側單位節點,通過網絡實現車路協同,壓縮紅綠燈狀態推送延遲,提昇復雜路況決策效率。這一技術對於提高自動駕駛的安全性和可靠性具有重要意義。在醫療場景中,ICU邊緣節點實時分析心電數據,結合輕量化邊緣智能模型完成異常節律識別。這一技術能夠顯著提昇急救響應速度,為患者爭取寶貴的救治時間。

  為了實現邊緣智能的有效落地,需要滿足多重技術與應用場景的協同要求。在技術基礎設施層面,需構建包含邊緣計算設備、傳感器、嵌入式終端的硬件體系。這些硬件設備需提供足夠的算力以支持實時推理,並具備良好的穩定性和可靠性。在網絡層面,需部署5G專網或工業以太網等高速低延遲網絡,確保毫秒級時延與高可靠性。這對於實現邊緣智能的實時處理和低延遲決策至關重要。在數據存儲方面,需采用分布式架構,如邊緣節點配置足夠內存與緩存,以應對本地緩存與結構化數據存儲需求。這一技術能夠提高數據處理的效率和可靠性,降低對雲端存儲的依賴。在安全體系方面,需集成加密與零信任訪問控制等安全技術,保障醫療、金融等敏感數據處理合規。這對於防止數據泄露和保護用戶隱私具有重要意義。在應用場景適配上,需充分考慮場景的實時性數據交換、隱私以及受限資源約束條件等因素。只有當這些條件均滿足既定要求時,邊緣智能的替代經濟性纔能超越傳統雲計算架構,形成技術投入產出比的正向循環。

  邊緣智能的發展正朝著技術深度融合、標准化生態構建與可持續性優化的方向演進。在技術演進方面,將聚焦於AI大模型邊緣化、數字孿生與邊緣計算的結合,以及『雲—邊—端』協同架構的持續優化,以實現更高效的分布式智能決策。在標准化生態構建方面,開源框架與硬件聯盟將推動接口標准化與性能基准統一,降低開發門檻並促進跨行業生態協作。這將有助於加速邊緣智能技術的普及和應用推廣。當然,邊緣智能的發展還面臨不少挑戰。其中包括研發更低功耗的AI芯片與優化能效比以滿足物聯網設備續航需求;構建算法透明性工具以應對邊緣AI的『黑箱』特性引發的決策偏見問題;在數據主權與隱私保護要求下,開發內置數據匿名化模塊以符合全球監管趨勢;等等。

  邊緣智能作為國家數字化轉型的關鍵技術,其價值不僅體現在技術性能提昇上,更在於重塑行業價值鏈即通過將數據轉化為即時生產力,推動社會向『實時智能』時代演進。未來,隨著AI模型與硬件的協同創新以及5G-A/6G網絡的普及,邊緣智能有望成為連接物理世界與數字世界的『神經末梢』,開啟萬物智聯的新紀元。我們有理由相信,在不久的將來,邊緣智能將在更多領域展現出強大的應用潛力和價值。通過不斷的技術創新和應用推廣,邊緣智能將為推動各行業數字化轉型、促進經濟社會高質量發展作出重要貢獻。

責任編輯:宋蔚