सीमांत संगणन (Edge Computing)

वितरित संगणनाचा एक प्रकार. यामध्ये डेटा-स्रोताजवळच संगणन आणि डेटा साठवण या प्रक्रिया केल्या जातात. यामुळे प्रतिसाद वेळ सुधारून पट्टरुंदी (बँडविड्थ- संप्रेषण चॅनलची विड्थ किंवा क्षमतेचे मापन) कमी होणे अपेक्षित असते. त्यामुळे सीमांत संगणन हे एक तंत्रज्ञान नसून संगणन संरचना आहे.

डेटा (विदा) हा आधुनिक व्यवसायाचा जीवनप्रवाह आहे, तो व्यवसायाची मौल्यवान अंतर्दृष्टी प्रदान करतो आणि तसेच व्यवसाय प्रक्रिया आणि प्रक्रियेवरील वास्तविक-वेळ यांच्यावरील नियंत्रण करण्यास मदत करतो. आजचे व्यवसाय डेटाच्या महासागरात अडकले आहेत. जगातील कुठल्याही दूरस्थ ठिकाणीवरून आणि अयोग्य कार्यरत वातावरणामधून संवेदक आणि आयओटी (आंतरजालकाच्या वस्तू; IoT) उपकरणांद्वारे वास्तविक-वेळामधून मोठ्या प्रमाणावर डेटा गोळा केला जाऊ शकतो. परंतु डेटाचा या आभासी प्रवाहामुळे व्यवसायांच्या संगणकीय हाताळणीच्या पद्धती देखील बदलत हाेत आहे. पारंपरिक संगणनाचा हा नमुना केंद्रीकृत डेटा/माहिती-केंद्र आणि दैनंदिनी वापरातले आंतरजाल (इंटरनेट) यांवर आधारलेले आहे. ते सातत्याने वाढत जाणाऱ्या वास्तविक जगाच्या डेटाच्या प्रवाहाला हलविण्यासाठी योग्य नाही. पट्टरुंदी मर्यादा, विलंब समस्या आणि अप्रत्याशित जालकांतील व्यत्यय या अशा प्रयत्नांना बाधित करू शकतो. सीमांत संगणन या संरचनाच्या वापराद्वारे व्यवसायातील या डेटाच्या आव्हानांना प्रतिसाद देणे शक्य झाले आहे. अशाप्रकारे, सीमांत संगणन माहिती तंत्रज्ञान आणि व्यवसाय संगणनाला नवीन आकार देत आहे.

सीमांत संगणनाचे कार्य : सीमांत संगणन हे सर्व स्थानावर अवलंबून असते. पारंपरिक संगणनामध्ये, वापरकर्त्याचा संगणकावर अर्थातच ग्राहकाच्या अंतिम बिंदूवर माहिती तयार केली जाते. ही माहिती लॅनद्वारे (लोकल एरिया नेटवर्क; LAN; स्थानिक क्षेत्र जालक) इंटरनेट सारख्या वॅनमध्ये (WAN; Wide Area Network; वाइड एरिया नेटवर्क; विस्तृत क्षेत्र जालक) हलविली जाते आणि तेथे माहिती अनुप्रयोगाद्वारे संग्रहित आणि कार्यान्वित केली जाते. त्या कामाचे परिणाम नंतर ग्राहकाच्या अंतिम बिंदूकडे पाठवले जाते. बहुतेक सामान्य व्यावसायिक अनुप्रयोगांसाठी ग्राहक-सर्व्हर संगणनासाठी हा एक सिद्ध आणि वेळ-चाचणी दृष्टीकोन आहे.

परंतु इंटरनेटशी जोडणी केलेल्या उपकरणांची संख्या आणि त्या उपकरणांद्वारे उत्पादित केल्या जाणार्‍या आणि व्यवसायांद्वारे वापरल्या जाणार्‍या माहितीचे प्रमाण हे पारंपरिक माहिती केंद्राच्या पायाभूत सुविधांसाठी खूप वेगाने वाढत आहे. गार्टनर या कंपनीने असा अंदाज वर्तविला आहे की, २०२५ पर्यंत ७५% माहिती ही पारंपरिक माहिती केंद्र किंवा क्लाउडच्या बाहेर तयार केली जाईल. इतकी मोठी माहिती हलविण्याच्या संभावनेत बऱ्याचदा वेळ-किंवा व्यत्यय- अशा संवेदनशील परिस्थितींमध्ये इंटरनेटवर प्रचंड ताण येतो, ही परिस्थिती स्वतः अनेकदा गर्दी आणि व्यत्ययांच्या अधीन असते. त्यामुळे माहिती तंत्रज्ञान संरचानाकारांनी केंद्रिय माहिती केंद्रावरून पायाभूत सुविधांच्या तार्किक सीमेवर लक्ष केंद्रित केले आहे. सीमांत संगणनची संकल्पना नवीन नाही आणि ती दूरस्थ संगणनाच्या अनेक दशकांच्या जुन्या कल्पनांमध्ये रुजलेली आहे. उदा., दूरस्थ कार्यालये आणि शाखा कार्यालये. जेथे एकाच मध्यवर्ती स्थानावर अवलंबून न राहता इच्छित ठिकाणी संगणकीय संसाधने ठेवणे अधिक विश्वासार्ह आणि कार्यक्षम होते.

सीमांत संगणनाचा वापर करून व्यावसायिक बुद्धिमत्ता ही कल्पना नाटकीयरित्या बदलू शकते. उदा., किरकोळ वातावरणाचा समावेश करणे. दुकानातील एखाद्या मजल्यावरील व्हिडिओद्वारे पाळत ठेवून ग्राहकांना पसंत असलेले उत्पादन आणि प्रत्यक्ष विक्री झालेले उत्पादन यांची माहिती एकत्रित करून ग्राहकांची मागणी असलेले किंवा त्याचा पसंतीचा उत्पादन ठरविता येतो. दुसरे आणखी एक उदाहरण जे वापरकर्त्याच्या उपयुक्ततेसह संरेखित आहे, उदा., पाणी प्रक्रिया किंवा वीज निर्मिती. यामध्ये उपकरणे योग्यरित्या कार्य करत आहेत किंवा नाही आणि उत्पादनाची गुणवत्ता योग्य आहे किंवा नाही यांची खात्री करता येते.

सीमांत संगणन साठवण आणि सर्व्हर, जेथे माहिती आहे तिथे ठेवते, त्यामुळे दूरस्थ लॅनवर प्रक्रिया करण्याकरिता, तसेच डेटा स्थानिक पातळीवर गोळा करण्याकरिता आणि प्रक्रिया करण्याकरिता अनेकदा साठवण व सर्व्हरची आंशिक गिअरच्या रॅकपेक्षा जादा आवश्यकता असते. बर्‍याच प्रकरणांमध्ये, संगणकीकृत गिअर बंधिस्त आणि कठिण वातावरणात बसविलेले असतात. त्यामुळे त्याचे  वातावरणीय तापमान, ओलावा आणि इतर पर्यावरणीय परिस्थितींपासून संरक्षण होते. यातील प्रक्रियेमध्ये सहसा व्यवसाय बुद्धिमत्ता शोधण्यासाठी माहिती प्रवाहाचे सामान्यीकरण आणि विश्लेषण करणे समाविष्ट असते, केवळ विश्लेषणाचे परिणाम मुख्य माहिती केंद्रला परत पाठवले जातात.

सीमांत संगणनाचे महत्त्व : संगणकीय कार्ये योग्य संरचनेची मागणी करतात आणि एका प्रकारच्या संगणकीय कार्यास अनुकूल असलेली संरचना सर्व प्रकारच्या संगणकीय कार्यांमध्ये बसत नाही. सीमांत संगणन एक व्यवहार्य आणि महत्त्वपूर्ण संरचना म्हणून उदयास आली आहे, जी डेटा स्त्रोतासारख्या भौतिक स्थानाच्या अगदी जवळ गणन आणि साठवण संसाधने ठेवून वितरित संगणनाचे समर्थन करते.

परंतु सीमांत संगणकातील विकेंद्रीकरण हे आव्हानात्मक असू शकते, उच्च स्तरावरील देखरेख आणि नियंत्रणाची आवश्यकता असते, कारण पारंपरिक केंद्रीकृत संगणकीय प्रतिमानापासून दूर जाताना सहज दुर्लक्ष केले जाते. सीमांत संगणन हे प्रासंगिक बनले आहे कारण, ते आजच्या संस्था उत्पादित आणि वापरत असलेल्या माहितीच्या प्रचंड आकारमानास हलविण्याशी संबंधित उदयोन्मुख नेटवर्क समस्यांवर प्रभावी उपाय देते. ही फक्त रकमेची समस्या नाही. ही देखील काळाची बाब आहे; अनुप्रयोग प्रक्रिया आणि प्रतिसादांवर अवलंबून असतात जे वेळोवेळी संवेदनशील असतात.

पट्टरुंदी (बँडविड्थ) : बँडविड्थ म्हणजे नेटवर्क कालांतराने वाहून नेऊ शकणारे डेटाचे प्रमाण. सामान्यत: प्रति सेकंद बिट्समध्ये व्यक्त केले जाते. सर्व नेटवर्कची मर्यादित बँडविड्थ असते आणि वायरलेस संप्रेषणासाठी मर्यादा अधिक गंभीर असतात. याचा अर्थ असा की, डेटाच्या प्रमाणात किंवा नेटवर्कवर डेटा संप्रेषण करू शकणाऱ्यास उपकरणांच्या संख्येची मर्यादा आहे. अधिक उपकरणे आणि डेटा सामावून घेण्यासाठी नेटवर्क बँडविड्थ वाढवणे शक्य असले तरी, किंमत लक्षणीय असू शकते,

विलंब (लेटन्सी) : लेटन्सी म्हणजे नेटवर्कवरील दोन बिंदूंमधील माहिती पाठवण्यासाठी लागणारा वेळ. जरी संप्रेषण आदर्शपणे प्रकाशाच्या वेगाने घडत असले तरी, नेटवर्कची गर्दी मोठे भौतिक अंतर संपूर्ण नेटवर्कवर माहिती हालचालींना विलंब करू शकते. हे कोणत्याही विश्लेषण आणि निर्णय प्रक्रियेस विलंब करते आणि वास्तव-वेळमध्ये प्रतिसाद देण्याची प्रणालीची क्षमता कमी करते. स्वायत्त वाहनाच्या उदाहरणामध्ये मुनष्यबळही खर्च होतो.

गर्दी (कन्जेन्शन) : इंटरनेट हे मुळात जागतिक ‘नेटवर्कचे नेटवर्क’ आहे. दैनंदिन संगणकीय कार्यांची सामान्य-उद्देशीय माहिती बदली करण्यासाठी उदा., फाइल बदली करण्याकरिता किंवा मूलभूत प्रवाहासाठी ते विकसित झाले असले तरी, कोट्यावधी उपकरणांसह समाविष्ट असलेल्या माहितीचे प्रमाण इंटरनेटला व्यापून टाकू शकते, ज्यामुळे त्यावर उच्च पातळीची गर्दी होते. वेळ घेणारी माहिती, पुनर्प्रसारण सक्ती आणि इतर प्रकरणांमध्ये नेटवर्क गर्दी वाढू शकते आणि काही इंटरनेट वापरकर्त्यांशी संप्रेषण पूर्णपणे खंडित होऊ शकते.

सीमांत संगणनाचे फायदे : सीमांत संगणन मूलभूत पायाभूत सुविधांच्या आव्हानांना संबोधित करते. उदा., पट्टरुंदी मर्यादा, जादा विलंब आणि नेटवर्क गर्दी. परंतु सीमांत संगणनाने या सर्व आवाहनांना प्रतिसाद देता येणे शक्य आहे.

स्वायत्ता : संकेतस्थळासाठी आवश्यक असणारी जोडणी जेथे अविश्वसनीय असेल किंवा जेथे मर्यादित पट्टरुंदी असेल, तेथे सीमांत संगणन उपयुक्त आहे. उदा., तेल वलय, समुद्रातील जहाजे, दुर्गम शेत किंवा इतर दुर्गम स्थाने, जसे की वर्षावने किंवा वाळवंट यांचा समावेश होतो. सीमांत संगणन संगणकावर मोजणीचे काम करताे. काही वेळा सीमांत उपकरणेच उदा., दुर्गम भागांमध्ये पाण्याच्या शुद्धीकरणावरील पाण्याच्या गुणवत्तचे संवेदन आणि जोडणी उपलब्ध माहिती पुढे अग्रेषित करू शकतो आणि मध्यवर्ती बिंदूवर प्रसारित करण्यासाठी माहिती साठवू शकतो. स्थानिक पातळीवर माहितीवर प्रक्रिया करून पाठवल्यामुळे मोठ्या प्रमाणात माहिती खूपच कमी पट्टरुंदीत किंवा जोडणी-वेळ कमी करून अग्रेषित केली जाऊ शकते.

माहिती सार्वभौमत्व : प्रचंड प्रमाणात माहिती हलवणे ही केवळ तांत्रिक समस्या नाही. तर राष्ट्रीय आणि प्रादेशिक सीमा ओलांडून माहितीचा प्रवास म्हणजे माहिती सुरक्षा, गोपनीयता आणि इतर कायदेशीर समस्यांसाठी अतिरिक्त समस्या निर्माण करू शकते. सीमांत संगणनाचा वापर माहिती त्याच्या स्रोताच्या जवळ आणि प्रचलित माहिती सार्वभौमत्व कायद्यांच्या मर्यादेत ठेवण्यासाठी केली जाऊ शकते, उदा., यूरोपियन युनियनचे जीडीपीआर (GDPR; The General Data Protection Regulation). यामध्ये माहिती कशी संग्रहित करावी, त्यावर कशी प्रक्रिया करावी आणि कशी उघडावी हे परिभाषित केले आहे. यामुळे स्थानिक पातळीवर कच्च्या माहितीवर कशी प्रक्रिया केली जाऊ शकते हे कळते. तसेच जी माहिती इतर अधिकारक्षेत्रातील आहे अशी संवेदनशील माहिती क्लाउड किंवा प्राथमिक माहिती केंद्राकडे पाठवण्यापूर्वी स्पष्ट किंवा सुरक्षित केली जाऊ शकते.

सीमांत सुरक्षा : सीमांत संगणन माहिती सुरक्षा अंमलबजावणी आणि सुनिश्चित करण्यासाठी अतिरिक्त संधी देते. जरी क्लाउड प्रदात्यांकडे आयओटी सेवा आहेत आणि ते जटिल विश्लेषणात तरबेज असले तरी, वापरकर्ता माहितीच्या सुरक्षिततेबद्दल चिंतित राहतात कारण, वापरकर्त्यांच्या संगणकावरील माहिती ते संगणक सोडून (प्रक्रिया केल्यानंतर) परत एकदा ती क्लाउड अथवा डेटा केंद्राकडे पाठविली जाते. प्रक्रियेच्या सीमेवर संगणन कार्यान्वित करून, नेटवर्कमधून परत क्लाउड किंवा माहिती केंद्राकडे जाणारी कोणतीही माहिती एनक्रिप्शनद्वारे सुरक्षित केली जाऊ शकते आणि जरी आयओटी उपकरणावरील सुरक्षा मर्यादित असली तरी  सुरक्षित सीमांत उपयोजनाद्वारे स्वतः हॅकर्स आणि इतर दुर्भावनापूर्ण क्रियाकलापांविरुद्ध कठोर केले जाऊ शकतात.

सीमांत  संगणनाची आव्हाने : सीमांत संगणन वापराचे अनेक फायदे प्रदान करण्याची क्षमता असली, तरी हे तंत्रज्ञान पूर्णपणे सुरक्षित नाही. नेटवर्क मर्यादांच्या पारंपरिक समस्यांच्या पलीकडे, सीमांत संगणनाचा अवलंब करण्यावर परिणाम करणारे अनेक महत्त्वाचे मुद्दे आहेत :

जोडणी (कनेक्टिव्हिटी) : खराब किंवा अनियमित जोडणी सामावून घेणारी सीमांत उपयोजन करणारे आरेखन करणे आणि जोडणी विस्थापित झाल्यास सीमेवर काय होते याचा विचार करणे महत्त्वाचे असते. जोडणी समस्यामुळे स्वायत्ता, कृत्रिम बुद्धमित्ता आणि अयशस्वी नियोजन हे जोडणी समस्या सोडवून यशस्वीपणे सीमांत संगणन करण्यास कारणीभूत ठरतात.

सुरक्षा : आयओटी उपकरणांचा वापर हा असुरक्षित आहे, त्यामुळे सीमांत संगणन व्यवस्थ‍ितपणे आरेखित करणे अत्यावश्यक आहे. यात योग्य उपकरण व्यवस्थापनावर भर दिला जातो.

कळीचे शब्द : #LAN #WAN #bandwidth.

संदर्भ :

• https://searchdatacenter.techtarget.com/definition/edge-computing
• https://www.ibm.com/cloud/what-is-edge-computing
• https://www.theverge.com/circuitbreaker/2018/5/7/17327584/edge-computing-cloud-google-microsoft-apple-amazon

समीक्षक : अक्षय व्यंकटराव क्षीरसागर