[16/09/2020] En la última década, los avances en la computación en nube han impulsado un enfoque centralizado de la administración y las operaciones del sistema, mientras que el crecimiento de la computación móvil, el SaaS y la Internet de las cosas (IoT, por sus siglas en inglés) han impulsado la computación hacia una arquitectura distribuida. Con el despliegue de las tecnologías de computación 5G y de borde, las empresas buscan ahora aprovechar ambos enfoques mientras aumentan el rendimiento de sus aplicaciones.
Mientras que gran parte de la publicidad en torno a 5G y edge tiende a centrarse en aplicaciones innovadoras y de vanguardia en áreas como la robótica, la realidad aumentada o virtual (AR/VR, por sus siglas en inglés) y los vehículos autónomos, los expertos dicen que los beneficios de la computación de borde van más allá de estas aplicaciones para proporcionar a los profesionales de la informática una serie de oportunidades.
Cómo la computación de borde aborda la latencia
Las empresas se han beneficiado de la computación en nube durante la última década al centralizar los recursos en centros de datos propiedad de los proveedores de nubes -ahorrando dinero en los costos de gestión y evitando los gastos de capital necesarios para los centros de datos internos. Pero la centralización ha llevado a problemas de rendimiento cuando se trata de puntos finales en el "borde" de Internet, como dispositivos/sensores de IoT y dispositivos móviles.
Mientras que los teléfonos inteligentes de hoy en día son esencialmente computadoras inteligentes que caben en el bolsillo, todavía requieren una gran cantidad de procesamiento realizado en la nube. "¿Por qué no puede poner toda la inteligencia al final? En otras palabras, ¿por qué no puede su teléfono inteligente simplemente hacerlo?" preguntó Mahadev Satyanarayanan, un profesor de ciencias de la computación en la Universidad Carnegie Mellon.
"La respuesta es que para hacer el tipo de cómputo que quieres hacer, necesita muchos más recursos de computación de los que llevaría contigo en su smartphone", anota. "Si piensa en la cámara de video de su smartphone, es extremadamente ligera. Pero si quisiera hacer análisis de video en tiempo real en ella, no podría hacerlo con la computadora del teléfono hoy -enviaría [los datos] a la nube, y ahí es donde comienza el problema".
La solución, como se describe en un artículo de 2009 de IEEE Pervasive Computing, del que es coautor Satyanarayanan, es utilizar "nubes" virtuales basadas en máquinas en la computación móvil -en otras palabras, colocar mini centros de datos en el borde de la red, cerca de donde se necesita su poder de procesamiento.
En promedio, explicó Satyanarayanan, el tiempo de ida y vuelta entre un teléfono inteligente y la torre celular es de unos 12 a 15 milisegundos en una red 4G LTE, y puede ser más largo dependiendo de los sistemas heredados y otros factores. Sin embargo, cuando se hace un ping al centro de datos desde el teléfono inteligente, esto puede tardar entre 100 milisegundos y 500 milisegundos, incluso hasta un segundo completo en algunos casos. Satyanarayanan llama a este retardo la "cola de la distribución", lo que es problemático para las aplicaciones de baja latencia.
"Los usuarios humanos en aplicaciones como la realidad aumentada son extremadamente sensibles a la cola", señala Satyanarayanan. "Si le doy media hora de una experiencia de realidad aumentada, puede tener 25 minutos de una experiencia magnífica. Pero lo que recordará son los cinco minutos de una experiencia horrible".
Reducir la cola de la distribución hasta el borde es lo que hace atractiva la computación de borde.
La conexión 5G
El concepto de llevar la inteligencia al límite no se puso de moda hasta hace tres o cuatro años, cuando las compañías de telecomunicaciones comenzaron a hacer planes para la tecnología inalámbrica 5G -y se dieron cuenta de que las velocidades de 5G solo ayudan en la última milla.
¿Recuerda el tiempo de viaje de los datos hacia y desde una torre celular de 12 a 15 milisegundos sobre 4G? Con 5G, los vendedores están pregonando niveles de latencia de solo dos a tres milisegundos -pero el viaje hacia y desde un centro de datos distante todavía puede tomar 100 a 500 milisegundos o más. "Si tiene que volver a un centro de datos al otro lado del país o al otro extremo del mundo, ¿qué diferencia hay, aunque sea cero milisegundos en el último salto?", señala Satyanarayanan.
Dave McCarthy, director de Investigación de Estrategias de Edge en IDC, estuvo de acuerdo.
"Por sí mismo, 5G reduce la latencia de la red entre el punto final y la torre móvil, pero no se ocupa de la distancia a un centro de datos, lo que puede ser problemático para las aplicaciones sensibles a la latencia", indica. "Al desplegar la computación de borde en la red 5G, minimiza esta distancia física, mejorando enormemente los tiempos de respuesta".
Esto hace que la computación de borde sea crucial para el despliegue de las redes 5G y los nuevos servicios de computación de borde móvil (MEC), añadió.
Los expertos dicen que es importante darse cuenta de que la computación de borde y la 5G no están conectadas a la cadera. Mientras que las redes 5G requieren absolutamente tecnologías de computación de borde para tener éxito, la computación de borde puede operar en diferentes redes, incluyendo 4G LTE, Wi-Fi, y otros tipos de redes.
¿Cómo el edge y la 5G pueden impulsar las aplicaciones de negocios
Cuando se combina la velocidad de 5G con las capacidades de procesamiento de la informática de borde, es natural centrarse en aplicaciones que requieren baja latencia. Por eso los primeros casos de uso tienden a involucrar AR/VR, inteligencia artificial y robótica, que requieren decisiones en fracciones de segundo de los recursos de computación. Pero hay un potencial para una variedad de aplicaciones de negocios que se beneficien tanto del borde como de la 5G.
"En el borde de las instalaciones, hay muchas aplicaciones que ya existen y que potencialmente podrían ser 'movidas' o aprovechar una computadora de borde móvil", indica Dalia Adib, consultor principal y líder de la práctica de la computación de borde en STL Partners. "Hay un punto dulce de casos de uso -por ejemplo, aquellos que usan video, IoT e IA".
Los expertos citan una gama de casos de uso para la computación de borde en la empresa, incluyendo:
- Empresas con activos de capital intensivo en industrias como la manufactura, el petróleo y el gas, y la energía, que utilizan 5G y el borde para actividades de mantenimiento y reparación. Esto incluye aplicaciones AR/VR para guiar a los técnicos en las reparaciones, así como aviones teledirigidos para inspecciones visuales de líneas ferroviarias, puentes o edificios, utilizando análisis avanzados para identificar posibles defectos o elementos que necesiten mantenimiento.
- Optimización de procesos en tiempo real en instalaciones de fabricación. Los datos generados por los equipos inteligentes conectados pueden ajustar dinámicamente los ajustes de calibración, aumentando el rendimiento y reduciendo los defectos.
- Monitoreo basado en la condición, usando sensores de IoT para verificar ciertos parámetros en un activo o máquina, para asegurar que está funcionando correctamente.
- Analítica de video para la vigilancia, como el uso de procesamiento en tiempo real para determinar si una persona que entra en un edificio es un empleado o un visitante, y para confirmar la identidad de los empleados.
- Análisis de video para proporcionar asesoramiento en tiempo real a los responsables de la aplicación de la ley en situaciones de emergencia. (Vea este clip de 60 Minutos discutiendo los asistentes cognitivos vestibles).
- Aplicaciones de telesalud en la atención sanitaria: uso de video y análisis para diagnosticar a un paciente, o para llevar a cabo la monitorización de un paciente a distancia.
Satyanarayanan prevé el desarrollo de aplicaciones nativas de vanguardia que se construyen para aprovechar las ventajas de la computación de borde, como la baja latencia y la escalabilidad del ancho de banda. Estas aplicaciones probablemente impulsarán la demanda de redes de 5G y el crecimiento de la computación de borde, indica.
"Las aplicaciones nativas de borde que aumentan la cognición humana son aplicaciones que se conocen como killer para la computación de borde", escribieron él y sus co-autores en un artículo del 2019, el Seminal Role of Edge-Native Applications. "Estas aplicaciones mejoran algún aspecto de la cognición humana (por ejemplo, el desempeño de tareas, la memoria a largo plazo, el reconocimiento de rostros, etc.) en tiempo real. Al aprovechar la computación de borde, los recursos informáticos que pueden utilizarse en esta tarea pueden ser mucho más grandes, más pesados, más ávidos de energía y más disipadores de calor de lo que jamás podría llevar o usar un usuario humano".
Más beneficios empresariales para edge
Más allá de los beneficios de la baja latencia, los expertos dijeron que la computación de borde puede proporcionar ventajas a las empresas, incluyendo ahorros en el costo del ancho de banda, mejores opciones de privacidad y cumplimiento de las regulaciones, y apoyo para situaciones en las que la conectividad de la red es inconsistente.
En el frente del ancho de banda, los dispositivos de IoT pueden procesar sus datos en el borde, y luego enviar solo los datos esenciales de vuelta a los servidores de la nube. Considere el ancho de banda que se ahorra al no enviar los datos de, por ejemplo, 100 cámaras de video que cubren un edificio o un aeropuerto a un servidor central de nubes para el reconocimiento facial u otro análisis en tiempo real.
La privacidad de los datos es otro beneficio. Almacenar y procesar los datos en el borde evita que sean enviados a un servidor de nube distante en un flujo de datos del que se podría extraer información personal a través de algoritmos de aprendizaje automático, señala Satyanarayanan.
Es más, "en algunos casos, la computación en el borde es un método para lograr el cumplimiento de las regulaciones del gobierno o de la industria", añade McCarthy de IDC. "Por ejemplo, el GDPR en Europa dicta los requisitos de soberanía de datos, lo que limita dónde pueden ser transferidos y almacenados los datos. La computación de punta da a las empresas más control sobre dónde se despliegan las aplicaciones".
La computación de borde también beneficia a las empresas cuyos trabajadores necesitan utilizar aplicaciones móviles en situaciones en las que la conectividad de la red es inconsistente.
"Esto es común en las industrias en las que el punto final se mueve dentro y fuera de las áreas de cobertura, como el transporte, la minería y la agricultura", comenta McCarthy. "Al ejecutar la lógica de la aplicación localmente, la funcionalidad puede ser persistente, y la información resultante se sube a la nube o a otro centro de datos en un momento posterior".
Otros ejemplos incluyen interrupciones que siguen a un desastre natural, o para aplicaciones militares en las que un enemigo sacaría una conexión a Internet para interrumpir las comunicaciones.
Por último, la flexibilidad y la escalabilidad de la computación de borde puede ser un beneficio clave para las empresas que buscan trasladar los recursos de computación de los aparatos dedicados centralizados. "Esto es lo que está impulsando el movimiento hacia el borde en industrias como la manufactura, la logística y los almacenes, el comercio minorista y el petróleo, el gas y la minería", señala Adib de STL Partners.
Debido a la pandemia
A pesar de todas estas ventajas, las empresas pueden seguir viendo la informática de 5G y de borde como algo marginal. Pero está surgiendo otro uso más inmediato para la computación de borde: puede ayudar a apoyar a los empleados que se encuentran trabajando en casa, como resultado de los cierres de COVID-19 o de los pedidos de trabajo en casa.
Muchas empresas siguen utilizando aplicaciones heredadas o software propietario y personalizado que requiere el uso de una infraestructura de escritorio virtual (VDI) para funcionar, y muchas de estas soluciones necesitan que los empleados estén cerca.
"Eso no funciona muy bien cuando se trabaja desde casa. Con la infraestructura VDI, se necesita una latencia extremadamente baja porque se envían las pulsaciones de teclas y los movimientos del mouse a un escritorio básicamente remoto", explicó Satyanarayanan. "La informática de borde abre la puerta a lo que yo llamo EdgeVDI, donde se mueve la máquina virtual del centro de datos privado dentro de la empresa a un dispositivo en el borde. Notarán que como resultado de COVID-19, hay un enorme crecimiento del negocio de VDI, precisamente por esta razón".
En respuesta al cambio de los patrones de trabajo, las redes de entrega de contenido (CDNs) están adoptando la computación en el borde, según McCarthy de IDC.
"Cuando había más empleados en las oficinas, esos edificios se conectaban a Internet con tecnología de grado empresarial", señala. "Ahora, con el cambio al trabajo en casa, las compañías de cable y otros operadores de sistemas múltiples están manejando más de la carga. Una buena estrategia de vanguardia puede dar a las empresas la flexibilidad de trasladar las cargas de trabajo entre diferentes tipos de infraestructura para atender mejor a sus empleados y clientes de lo que puede ofrecer un enfoque centralizado".
Keith Shawm, Computerworld (EE.UU.)
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