Kamery sledující dopravní situaci jsou dnes na semaforech zcela běžným jevem. Pokud jde o takzvané chytré semafory, je obraz z kamery odesílán do cloudové aplikace, která obraz analyzuje. Zpět pak putuje informace o tom, jak mají být nastavena světla, aby průjezd křižovatkou byl co nejplynulejší. Co se ale stane v případě, že se k semaforu blíží třeba houkající sanitka? Pravděpodobně nic, protože než informace doputují k analýze a zpět, bude už zřejmě vozidlo záchranné služby dávno pryč. Muselo se ale prokličkovat mezi vozy majícími zelenou.

Zkratka pro data

Teď si zkusme představit situaci, kdy určitou analytikou a logikou je vybavena přímo ona kamera. Jakmile z dálky detekuje blikající majáček sanitky nebo třeba hasičů či policie, automaticky nastaví červenou všem, kromě směru z něj toto vozidlo přijíždí. Sanitka tak naprosto bezpečně projíždí na zelenou, aniž by ji ohrožovala vozidla z jiných směrů. Co to znamená z pohledu sítě? Místo aby data putovala z kamery do cloudu a z něj zpět k semaforům, jednoduše vše zařídila kamera přímo. Bude to koncept chytrých měst, který bude podle průzkumu Cisco jedním z nejvýraznějších trendů v době internetu věcí, resp. internetu všeho (Internet of Everything). Je o tom přesvědčena téměř čtvrtina českých IT odborníků.

Během následujících pěti let bude do internetu připojeno asi 50 miliard zařízení, to znamená, že na každého obyvatele planety Země jich připadne asi šest. Není tedy divu, že objem dat přenášených internetem, či přesněji síťovou infrastrukturou, dramaticky roste. Proměňuje se přitom i samotný zdroj těchto dat. Zatímco v minulosti je generovali především uživatelé svými mobilními zařízeními, dnes již obrovská část dat připadá na senzory a samostatná chytrá zařízení.

Jen senzory vygenerují dnes každý den více než miliardu datových bodů a například jediná ropná rafinerie vytvoří za den 1 TB dat. Celkem to znamená, že lidstvo vytvoří 2,5 miliardy gigabytů každý den. A rostoucí trend je zřejmý, přes 90 procent všech dnes existujících dat vzniklo za poslední dva roky. Vzhledem k tomuto trendu je zřejmé, že internetová infrastruktura nebude schopna zvládat tento objem do nekonečna.

Adaptační vrstva

Fog Computing poskytuje právě takovou virtualizovanou vrstvu umístěnou na samé hranici sítě, která poskytne výpočetní výkon, úložiště a síťové služby na rozhraní mezi koncovými zařízeními a cloudem. Zjednodušeně řečeno, rozhodovací logika se přesune z cloudu blíže jednotlivým připojeným zařízením, ať již jsou to přepínače, směrovače, kamery a další.

Díky tomu nemusí v některých případech procházet po linkách do datového centra a zpět. To znamená nejen menší zátěž na infrastrukturu, ale také například snížení latence, což je důležité zejména u aplikací vyžadujících rozhodování v reálném čase či zvýšení spolehlivosti a vyšší odolnost v případech, kdy dojde k výpadku komunikace s centrálním cloudem. To je důležité třeba u zařízení z kategorie eHealth, různá zdravotní monitorovací zařízení, které vysílají informace o zdravotním stavu nositele. Dojde-li například k srdeční zástavě, může i miniaturní zpoždění znamenat rozdíl mezi životem a smrtí. Další velkou oblastí, ve které může najít koncept Fog Computing uplatnění, jsou pak aplikace, u nichž hraje důležitou roli geografická poloha.

Koncept přitom počítá s tím, že jakmile bude vrstva Fog Computingu plně rozvinuta, otevře se prostor pro zákaznické aplikace, které poběží přímo v zařízeních na hranicích sítě. Zjednodušeně to znamená, že například kromě operačního systému přepínače fungujícího v rámci „mlžné vrstvy“ bude v jeho paměti prostor pro aplikaci třetí strany, která bude přímo řídit některá zařízení na základě informací ze senzorů a vlastní logiky. Díky tomu se obejdeme bez některých dedikovaných serverů či průmyslových počítačů, jejichž práci zastanou přímo prvky infrastruktury. Právě vývoj směrem k softwarově definovaným sítím a integraci inteligence přímo do infrastruktury je jedním u nejvýraznějších trendů dneška.

„Mlžná vrstva“ může navíc sehrát i velmi důležitou roli jakéhosi prostředníka. Vzhledem k tomu, že je koncipována pro fungování ve velmi heterogenním prostředí, může zajistit bezproblémové připojení i pro zařízení či protokoly, které nejsou založeny na IP. Vzhledem k rychlému nárůstu počtu připojených zařízení je zřejmé, že v blízké budoucnosti budeme jen obtížně hledat něco, co nebude k internetu (přesněji do cloudu) připojeno. Právě Fog Computing může tedy zprostředkovat připojení řady non-IP zařízení a zafungovat jako jakási adaptační vrstva zajišťující přístup těchto zařízení ke cloudovým službám.

Zelená vlna, skutečně

Pokud bychom se vrátili zpět k úvodnímu příkladu, právě chytré semafory jsou jednou z oblastí, kde se může Fog Computing uplatnit. Právě v těchto případech je totiž „zdlouhavá“ komunikace s cloudovou aplikací na škodu. Navíc ve většině případů není nutné v případech regulace dopravy analyzovat situaci z globálního hlediska, jakkoli samozřejmě zůstává možnost „zasáhnout“ do tohoto řízení i centrálně v případech, kdy to situace naopak vyžadovat bude – třeba v případě hromadné havárie na některém z klíčových tahů.

V ostatních případech ale stačí obvykle vzájemná kooperace sousedních semaforů, které tak mohou například zajistit takzvanou zelenou vlnu, kdy automobily projíždějí co možná nejplynuleji, stejně tak mohou semafory – jak již bylo zmíněno – zajistit plynulý průjezd vozidel záchranných složek. Navíc může vrstva Fog Computingu díky svému úzkému sepětí s konkrétní polohou poskytnout nový rozměr i zapojení automobilů s přístupem k datovým službám (connected cars). Díky vrstvě Fog Computingu mohou komunikovat i automobily vzájemně mezi sebou, opět s mnohem menší latencí, než tomu je při klasickém propojení přes vzdálené datové centrum. Díky informacím z automobilů v okolí mohou být výrazně vylepšena například data o dopravní situaci, ale je tu samozřejmě i řada dalších možností.

Slunce, voda, vítr ví

Většina uživatelů si dnes pod pojmem internet věcí představí především chytré domácí spotřebiče. Ostatně potvrdil to i zmíněný výzkum v rámci konference Cisco Connect. Největší uplatnění najde podle respondentů tento koncept právě v domácích spotřebičích (38 procent). V poslední době jsme ale svědky rychlého přesouvání směrem do podnikové sféry. Éra Internet of Everything může výrazně ovlivnit například distribuci energií. Představme si situaci, kdy dojde k nějakému výpadku jedné z elektráren v hypotetickém případě, kdy by řízení distribuce elektrické energie bylo řízeno pouze centrálně z nějakého datového centra (privátního cloudu). V případě zjištění závady by informace o výpadku musela doputovat do datového centra, zde ji vyhodnotit a okamžitě změnit nastavení distribučních cest tak, aby mimo jiné nedošlo k přetížení energetické sítě. Stejně jako v případě infarktu u člověka, i v tomto případě může být i minimální zpoždění katastrofou.

Pokud mezi elektrárny a datové centrum „vložíme“ vrstvu Fog Computingu, může celá situace vypadat zcela jinak, rozhodování se přenese na lokální úroveň a v případě jakéhokoli výpadku dojde v rámci „mlhy“ k předání informace geograficky nejbližším prvkům sítě, které opět automaticky zařídí další kroky. Bez dalšího odkladu tak může být do sítě automaticky vpuštěno více energie z obnovitelných zdrojů, ať již je to slunce, voda nebo vítr. Díky minimalizaci latence může systém skutečně v reálném čase vyrovnávat zatížení jednotlivých zdrojů tak, aby bylo dosaženo co nejvyšší efektivity dodávek.

Další zastávka – servis

V současné době se ve Velké Británii a v dalších zemích testují vlaky bez strojvůdců. Ty jsou dalším typickým příkladem toho, jak důležitá může být rozhodovací logika dostupná lokálně. Zkusme si představit situaci, kdy dojde k nějaké závadě v okamžiku, kdy vlak nemá spojení s datovým centrem. Než dojde k vyhodnocení události, může být pozdě. Pokud již například směrovače umístěné v každém vagonu budou schopné reagovat, může vše proběhnout relativně bez problémů. Systém odešle upozornění dispečerovi, a zároveň v nejbližší stanici vlak zastaví, aby mohl proběhnout servis.

Pavel Křižanovský
Autor článku je technickým ředitelem Cisco ČR.