自序

物聯(lián)網(wǎng)自誕生以來，已經(jīng)晃晃悠悠地走過了20個年頭，時至今日，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展似乎總不那么令人滿意——物聯(lián)網(wǎng)到底在哪里呢？什么時候我的茶壺能夠自己協(xié)調(diào)好開水、茶葉、茶具，像一位貼心的管家一樣幫我泡好茶呢？

可見，物聯(lián)網(wǎng)雖然叫“網(wǎng)”，但卻遠遠不只是一個“網(wǎng)”，它的實現(xiàn)涉及對物理世界的全方位改造：除了給萬物增加“感知”（傳感）和“交流”（通信組網(wǎng)）能力之外，還要增加“思考”（復雜運算）的能力。只有具備了這三方面的能力，上面關(guān)于茶壺的暢想才能成為現(xiàn)實。考慮到集成電路的發(fā)展歷史，如果能夠一直沿著摩爾定律的軌跡將芯片體積持續(xù)縮小，那么總有一天，我們能夠?qū)崿F(xiàn)“體積無限小、能力無限大”的嵌入式芯片，從而讓各類微小的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備具備復雜運算的能力。然而，現(xiàn)實卻事與愿違，摩爾定律已經(jīng)失效，各類計算需求的復雜度卻仍在高速增加。

為解決這個問題，另一個思路則是為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供無處不在的額外計算資源，讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在自身能力受限的情況下，可以將復雜的計算任務交給這些額外資源來完成，這就是邊緣計算。可以說，邊緣計算是讓世間萬物具備“思考”能力的關(guān)鍵手段。試想，當邊緣算力與網(wǎng)絡(luò)相生相伴時，我們相當于隨時隨地具有一臺高性能計算機可供使用。只要有邊緣網(wǎng)絡(luò)，各類微小的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就能夠應對復雜的計算和邏輯推理，我們就可以在手機上玩“3A”游戲大作，小小茶壺也可以識別復雜環(huán)境，查找并協(xié)調(diào)泡茶必備的各個材料。隨時隨地處理計算需求，是邊緣計算的重要使命。

當前邊緣計算正處于思想碰撞、快速演進的重要時期，不同機構(gòu)從不同角度對其進行了定義和產(chǎn)業(yè)化的探索。例如，電信運營商關(guān)注的重點是算力的鋪設(shè)，軟件廠商關(guān)注的重點是服務的管理，硬件廠商關(guān)注的重點是專用的邊緣設(shè)備，科研界關(guān)注的重點是新型架構(gòu)及優(yōu)化算法等。正因如此，對于一般讀者而言，邊緣計算的概念似乎無處不在，云計算、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域似乎都多出了一個邊緣計算的課題，但這些領(lǐng)域的課題卻又無法充分刻畫邊緣計算的全貌。

本書以用戶的視角，從前端設(shè)備向邊緣計算設(shè)備發(fā)起請求開始，通過一次完整的邊緣計算過程來介紹各項關(guān)鍵技術(shù)的原理和方法，最后針對兩類典型的邊緣計算場景，探討如何實現(xiàn)一個初步的邊緣計算原型系統(tǒng)，幫助讀者快速體會邊緣計算方法的系統(tǒng)實現(xiàn)。本書配備全套的教學講義、系統(tǒng)源碼和習題答案，可供讀者使用。

在決定撰寫此書后，我與閔革勇教授懷著激動的心情與團隊的師生探討，大家都表現(xiàn)出了很高的熱情，投入了大量的精力。舒暢、劉長勝、高偉峰、叢榮、毛文量、莫繼為、胡詩琦、馮思林、張健飛等在各自擅長的領(lǐng)域紛紛貢獻了他們對邊緣計算技術(shù)的見解和思路，這對本書的順利成文具有十分重要的參考和支撐作用。此外，李經(jīng)緯對書中的插圖進行了美化和統(tǒng)一，胡詩琦規(guī)范了書中的諸多格式問題，使本書閱讀起來更加流暢。

同時，要特別感謝機械工業(yè)出版社李永泉編輯，正是他的熱情邀請才促使我們下定決心完成本書。不僅如此，在出版過程中李編輯還不斷地與我討論諸多細節(jié)和瑣碎的問題，為本書的順利出版和質(zhì)量保障起到了至關(guān)重要的作用。

邊緣計算仍處在快速發(fā)展的過程中，知識更新速度很快，本書難免存在紕漏，懇請讀者批評指正。

趙志為
2021年7月于清水河畔