年前施巍鬆教授和其團隊（張星洲、王一帆、張慶陽）應《計算機研究與發展》編輯部之邀，慶刊60週年發表論文，邊緣計算社群經過和施巍鬆教授溝通，將論文整理成幾篇，方便大家閱讀。字字珠璣，願大家多多轉發分享。
本文為第一篇《邊緣計算的發展歷程》。
邊緣計算的發展歷程
本文在谷歌學術上以“edge computing”為關鍵詞進行搜尋每年的文章數量，結果如圖1所示.可以看到，2015年以前，邊緣計算處於原始技術積累階段；2015—2017年，邊緣計算開始被業內熟知，與之相關的論文增長了10餘倍，得到了飛速發展；2018 年邊緣計算開始穩健發展（其中2018年的論文數量根據2018年前9個月的資料推算而來，實際資料有出入）。本文依據這一分析結果和對行業發展趨勢的觀察將邊緣計算的發展分為3個階段:技術儲備期、快速增長期和穩定發展期。 圖2列舉了邊緣計算髮展中的典型事件（粗體字為中國對邊緣計算髮展的貢獻）。
1.技術儲備期
在此階段，邊緣計算曆經“蟄伏一提出一定義一推廣”等發展過程.邊緣計算最早可以追溯至1998年Akamai公司提出的內容分發網路( content delivery network，CDN)，CDN 是一種基於網際網路的快取網路，依靠部署在各地的快取伺服器，通過中心平臺的負載均衡 、內容分發、排程等功能模組，將使用者的訪問指向最近的快取伺服器上，以此降低網路擁塞，提高使用者訪問響應速度和命中率。CDN強調內容(資料）的備份和快取，而邊緣計算的基本思想則是功能快取（function cache). 2005年美國韋恩州立大學施巍鬆教授的團隊就已提出功能快取的概念 ，並將其用在個性化的郵箱管理服務中，以節省延遲和頻寬。 2009年Satyanarayanan等人提出了Cloudlet的概念，Cloudlet 是一個可信且資源豐富的主機，部署在網路邊緣，與網際網路連線，可以被移動裝置訪問，為其提供服務，Cloudlet可以像雲一樣為使用者提供服務，又被稱為“小朵雲”.此時的邊緣計算強調下行，即將雲伺服器上的功能下行至邊緣伺服器，以減少頻寬和時延。
隨後，在萬物互聯的背景下，邊緣資料迎來了爆發性增長，為了解決面向資料傳輸 、計算和儲存過程中的計算負載和資料傳輸頻寬的問題，研究者開始探索在靠近資料生產者的邊緣增加資料處理的功能，即萬物互聯服務功能的上行。具有代表性的是移動邊緣計算（mobile edge computing，MEC)、霧計算(fog computing)和海雲端計算（cloud-sea computing)。
移動邊緣計算是指在接近移動使用者的無線接人網範圍內，提供資訊科技服務和雲端計算能力的一種新的網路結構，並已成為一種標準化、規範化的技術。由於移動邊緣計算位於無線接人網內，並接近移動使用者，因此可以實現較低延時、較高頻寬來提高服務質量和使用者體驗。移動邊緣計算強調在雲端計算中心與邊緣計算裝置之間建立邊緣伺服器，在邊緣 伺服器上完成終端資料的計算任務，但移動邊緣終端裝置基本被認為不具有計算能力，而邊緣計算模型中的終端裝置具有較強的計算能力，因此移動邊緣計算類似一種邊緣計算伺服器的架構和層次，作為邊緣計算模型的一部分.思科公司於2012年提出了霧計算，並將霧計算定義為遷移雲端計算中心任務到網路邊緣裝置執行的一種高度虛擬化計算平臺. 它通過減少雲端計算中心和移動使用者之間的通訊次數，以緩解主幹鏈路的頻寬負載和能耗壓力。霧計算和邊緣計算具有很大的相似性，但是霧計算關注基礎設施之間的分散式資源共享問題，而邊緣計算除了關注基礎設施之外，也關注邊緣裝置，包括計算、 網路和儲存資源的管理，以及邊端、邊邊和邊雲之間的合作.與此同時，2012年，中國科學院啟動了戰略性先導研究專項，稱之為下一代資訊與通訊技術倡儀，其主旨是開展“海雲端計算系統專案”的研究，其核心是通過“雲端計算”系統與“海計算”系統的協同與整合，增強傳統雲端計算能力，其中，“海”端指由人類本身、物理世界的裝置和子系統組成的終端.與邊緣計算相比，海雲端計算關注“海”和“雲”這兩端，而邊緣計算關注從“海”到“雲”資料路徑之間的任意計算、儲存和網路資源。
2013年，美國太平洋西北國家實驗室的Ryan LaMothe在一個2頁紙的內部報告中提出“edge computing”一詞，這是現代“edge computing”的首次提出。此時，邊緣計算的涵義已經既有云服務功能的下行，還有萬物互聯服務的上行.
2.快速增長期
2015—2017年為邊緣計算快速增長期，在這段時間內，由於邊緣計算滿足萬物互聯的需求，引起了國內外學術界和產業界的密切關注.
在政府層面上，2016年5月，美國自然科學基金委（National Science Foundation，NSF)在計算機系統研究中將邊緣計算替換雲端計算，列為突出領域 (highlight area) ;8月，NSF和英特爾專門討論針對無線邊緣網路上的資訊中心網路；10月，NSF舉辦邊緣計算重大挑戰研討會（NSF Workshop on Grand Challenges in Edge Computing),會議針對3個議題展開研究：邊緣計算未來5~10年的發展目標，達成目標所帶來的挑戰，學術界、工業界和政府應該如何協同合作來應對挑戰.這標誌著邊緣計算的發展已經在美國政府層面上引起了重視.
在學術界，2016年5月，美國韋恩州立大學施 巍鬆教授團隊給出了邊緣計算的一個正式定義邊緣計算是指在網路邊緣執行計算的一種新型計算模型，邊緣計算操作的物件包括來自於雲服務的下行資料和來自於萬物互聯服務的上行資料，而邊緣計算的邊緣是指從資料來源到雲端計算中心路徑之間的任意計算和網路資源，是一個連續統。並發表了“Edge Computing: Vision and Challenges”一文， 第1次指出了邊緣計算所面臨的挑戰，該文在2018年底被他引650次.同年10月，ACM和IEEE開始聯合舉辦邊緣計算頂級會議（ACM/IEEE Symposium on Edge Computing，SEC)，這是全球首個以邊緣計算為主題的科研學術會議.自此之後，ICDCS, INFOCOM, Middleware, WWW 等重要國際會議也開始增加邊緣計算的分會（tack)或者專題研討會(workshop).
工業界也在努力推動邊緣計算的發展，2015年 9月，歐洲電信標準化協會（ETSI)發表關於移動邊緣計算的白皮書，並在2017年3月將移動邊緣計算行業規範工作組正式更名為多接人邊緣計算 (multi-access edge computing，MEC)，致力於更好地滿足邊緣計算的應用需求和相關標準制定. 2015年11月，思科、ARM、戴爾、英特爾、微軟和普林斯頓大學聯合成立了 OpenFog聯盟，主要致力於 Fog Reference Architecture 的編寫.為了推進和應用場景在邊緣的結合，該組織於2018年12月 併入了工業網際網路聯盟.
國內邊緣計算的發展速度和世界幾乎同步，特別是從智慧製造的角度.2016年11月，華為技術有限公司、中國科學院瀋陽自動化研究所、中國資訊通訊研究院、英特爾、ARM等在北京成立了邊緣計算產業聯盟（edge computingconsortium)，致力於推動“政產學研用”各方產業資源合作，引領邊緣計算產業的健康可持續發展.2017年5月首屆中國邊緣計算技術研討會在合肥開幕，同年8月中國自動化學會邊緣計算專委會成立，標誌著邊緣計算的發展已經得到了專業學會的認可和推動.
3.穩健發展期
2018年是邊緣計算髮展過程中的重要節點，儘管此前業內已經對邊緣計算報以了很大期望，而 2018年邊緣計算被推向前臺，開始被大眾熟知。這一階段，邊緣計算的參與者範圍擴大很快，如表1所示，參與者已經基本涵蓋了計算機領域的方方面面，本文將它們分為6類：雲端計算公司、硬體廠商、CDN 公司、通訊運營商、科研機構和產業聯盟/開源社群，並在表1中列舉它們近2年在邊緣計算領域的事件。
邊緣計算在穩健發展期有4個重要事件，2018 年1月全球首部邊緣計算專業書籍《邊緣計算》出版，它從邊緣計算的需求與意義、系統、應用、平臺等多個角度對邊緣計算進行了闡述.2018年9月17日在上海召開的世界人工智慧大會，以“邊緣計算，智慧未來”為主題舉辦了邊緣智慧主題論壇，這是中國從政府層面上對邊緣計算的發展進行了支援和探討.2018年8月兩年一度的全國計算機體系 結構學術年會以“由雲到端的智慧架構”為主題，由此可見，學術界的研究焦點已經由雲端計算開始逐漸轉向邊緣計算.同時，邊緣計算也得到了技術社群的大力支援，具有代表性的是2018年10月CNCF基金會和Eclipse基金會展開合作，將把在超大規模雲端計算環境中已被普遍使用的Kubernetes,帶人到物聯網邊緣計算場景中.新成立的Kubernetes物聯網邊緣工作組將採用執行容器的理念並擴充套件到邊緣，促進Kubernetes在邊緣環境中的適用。
本文相信，經過前期的技術儲備和最近幾年的快速增長，邊緣計算將成為學術界和產業界的熱門話題，實現學術界與工業界的融合，加快產品落地，便利大眾生活，步人穩健發展時期。
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