本文整理了已經(jīng)基于邊緣計算模型設(shè)計的6個成功典型應(yīng)用，通過這些應(yīng)用來發(fā)現(xiàn)邊緣計算的研究機遇和挑戰(zhàn)，并探討更多的應(yīng)用場景。

1.工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是機器、計算機和人員使用業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型所取得的先進(jìn)的數(shù)據(jù)分析成果來實現(xiàn)智能化的工業(yè)操作.但是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用實踐中，對于工業(yè)實時控制及邊緣設(shè)備安全隱私的要求較高， 并且產(chǎn)生的數(shù)據(jù)需要本地化處理，因此將邊緣計算應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)成為了行業(yè)發(fā)展的方向.2018年，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟（(IIC)正式發(fā)布了《工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算介紹》白皮書，旨在闡述邊緣計算對于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的價值，并總結(jié)了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計算模型的獨特性和從云到邊緣計算的關(guān)鍵驅(qū)動力。

邊緣計算應(yīng)用于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)有3個優(yōu)勢：

1)改善性能，工業(yè)生產(chǎn)中常見的報警、分析等應(yīng)用靠近數(shù)據(jù)生產(chǎn)者的地方處理和決策會更快，通過減少與云數(shù)據(jù)中心的通信可以增加邊緣處理的彈性。

2)保證數(shù)據(jù)安全和隱私，可以避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦蚕頂?shù)據(jù)中心后數(shù)據(jù)暴露等帶來的安全隱私問題。

3)減少操作成本，通過在邊緣做計算處理，可以減少邊緣設(shè)備和數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)傳輸量和帶寬，從而減少了工業(yè)生產(chǎn)中由網(wǎng)絡(luò)、云數(shù)據(jù)中心計算和存儲帶來的成本。

Chen等人用邊緣計算技術(shù)對薄膜壁焊接的工業(yè)級機器人系統(tǒng)做優(yōu)化，設(shè)計了物理資源-邊緣-云的架構(gòu)，實驗結(jié)果表明：該系統(tǒng)比基于云計算的傳統(tǒng)系統(tǒng)實時性更好，并且最多可節(jié)省883. 38 Kbps的帶寬，滿足了工業(yè)級產(chǎn)品的需求。

2.智能家居

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)得到進(jìn)一步的發(fā)展，其利用大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如溫濕度傳感器、安防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)）實時監(jiān)控家庭內(nèi)部狀態(tài)，接受外部控制命令并最終完成對家居環(huán)境的調(diào)控，以提升家居安全性、便利性、舒適性.Berg Insight 的調(diào)查報告顯示，歐美和北美洲的智能家居數(shù)據(jù)將在2019年達(dá)到6800萬.然而，隨著智能家居設(shè)備的越來越多，且這些設(shè)備通常都是異構(gòu)的，如何管理這些異構(gòu)設(shè)備將會是一個亟待解決的問題，如設(shè)備的命名、數(shù)據(jù)的命名以及設(shè)備的智能聯(lián)動，并且，由于家庭數(shù)據(jù)的隱私性，用戶并不總是愿意將數(shù)據(jù)上傳至云端進(jìn)行處理，尤其是一些家庭內(nèi)部視頻數(shù)據(jù)。而邊緣計算可以將計算（家庭數(shù)據(jù)處理)推送至家庭內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，減少家庭數(shù)據(jù)的外流， 從而降低數(shù)據(jù)外泄的可能性，提升系統(tǒng)的隱私性。

工業(yè)界的一些企業(yè)已經(jīng)注意到這一點，例如亞馬遜的Echo、三星的SmartThings和谷歌的Google Home，均可作為智能家居的控制中心.然而，這些設(shè)備，仍然需要一些額外的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如各種識別服務(wù)，不能完全依靠自身去處理數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致仍存在一定的隱私泄露隱患.微軟和蘋果分別提出了 HomeOS 和HomeKit，其作為智能家居的框架，可以方便用戶對設(shè)備進(jìn)行控制。

3.智慧城市

智慧城市是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實現(xiàn)城市智慧式的管理和運行.2016年阿里云提出了“城市大腦”的概念，實質(zhì)是利用城市的數(shù)據(jù)資源來更好地管理城市，2017年10月Alphabet旗下城市創(chuàng)新部門Sidewalk Labs建造名為Quayside的高科技新區(qū)，并希望該智慧城市項目能夠成為全球可持續(xù)和互聯(lián)城市的典范.然而，智慧城市的建設(shè)所依賴的數(shù)據(jù)具有來源多樣化和異構(gòu)化的特點，同時涉及城市居民隱私和安全的問題，因此應(yīng)用邊緣計算模型，將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理是一個很好的解決方案。

邊緣計算在智慧城市的建設(shè)中有豐富的應(yīng)用場景。在城市路面檢測中，在道路兩側(cè)路燈上安裝傳感器收集城市路面信息，檢測空氣質(zhì)量+、光照強度、噪音水平等環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)路燈發(fā)生故障時能夠及時反饋至維護(hù)人員。在智能交通中，邊緣服務(wù)器上通過運行智能交通控制系統(tǒng)來實時獲取和分析數(shù)據(jù)，根據(jù)實時路況來控制交通信息燈，以減輕路面車輛擁堵等。在無人駕駛中，如果將傳感器數(shù)據(jù)上傳到云計算中心將會增加實時處理難度，并且受到網(wǎng)絡(luò)制約，因此無人駕駛主要依賴車內(nèi)計算單元來識別交通信號和障礙物，并且規(guī)劃路徑。EdgeOSc是一種基于邊緣計算的面向智慧城市的系統(tǒng)級操作系統(tǒng)，它分為3個部分，底層的數(shù)據(jù)感知層、中間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層和頂層數(shù)據(jù)應(yīng)用管理層。該操作系可以有效管理智慧城市中的多來源數(shù)據(jù)，，提高了數(shù)據(jù)共享的范圍和深度，以實現(xiàn)智慧城市中數(shù)據(jù)價值的最大化。