ما هي حوسبة الحافة؟

وقرب البيانات من مصدرها هذا يمكن أن يحقق فوائد كبيرة للأعمال، بما في ذلك الحصول على رؤى أسرع وتحسين أوقات الاستجابة وزيادة توفُّر عرض النطاق الترددي.

وقد أدى النمو الهائل في أجهزة إنترنت الأشياء، إلى جانب الزيادة في قدراتها الحاسوبية، بدءًا من الهواتف الذكية وصولًا إلى المركبات ذاتية القيادة، إلى توليد كميات ضخمة من البيانات. وتواصل أحجام البيانات هذه نموها بالتوازي مع انتشار الأجهزة والأنظمة المتصلة التي تدعم تحليلات البيانات في الوقت الفعلي وأحمال تشغيل الذكاء الاصطناعي (AI).

ويؤدي إرسال جميع البيانات التي تولدها الأجهزة إلى مركز بيانات مركزي أو إلى السحابة إلى مشكلات في عرض النطاق الترددي وزمن الانتقال. وتعالج حوسبة الحافة هذه المشكلة من خلال معالجة البيانات وتحليلها عند نقطة إنشائها، مما يتيح تحليلًا أسرع وأكثر شمولًا للبيانات، مثلما يحدث في حوسبة حافة الأجهزة المحمولة على شبكات 5G. ويتيح هذا التوجه فرصًا لتحقيق رؤى أعمق، وتسريع أوقات الاستجابة، وتحسين تجارب العملاء.

واليوم، تؤدي حوسبة الحافة دورًا حيويًا في استراتيجيات السحابة الهجينة. ومع تطوير المؤسسات لبيئات السحابة الهجينة إلى بنى تحتية هجينة موزعة، أصبحت حوسبة الحافة عنصرًا أساسيًا لتشغيل أحمال التشغيل المعقدة محليًا.

علاوة على ذلك، يسهم تكامل حوسبة الحافة مع الذكاء الاصطناعي لتنفيذ مهام التعلم الآلي (ML) مباشرةً على أجهزة الحافة المتصلة في دفع نمو كبير في هذا المجال. وتقدّر دراسة أجرتها Fortune Business Insights قيمة سوق الذكاء الاصطناعي لحوسبة الحافة بنحو 35.81 مليار دولار أمريكي في عام 2025، مع توقعات بوصوله إلى 385.89 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2034، بمعدل نمو سنوي مركب (CAGR) قدره 29.9%.¹

وعلى خلاف الحوسبة السحابية، التي تعتمد على الوصول عن بُعد إلى موارد الحوسبة، مثل الحوسبة والتخزين والشبكات عبر الإنترنت، تعالج حوسبة الحافة البيانات محليًا في المكان الذي تجمعها فيه الأجهزة. ورغم الاختلاف الواضح بينهما، فإن حوسبة الحافة توسّع وظائف نموذج السحابة إلى مواقع الحافة. ويشترك كلاهما في تقنيات أساسية، مثل المحاكاة الافتراضية، والنقل بالحاويات، والخدمات المُصغَّرة، وكلها تؤدي دورًا مهمًا في عمليات نشر الحافة.

يعتمد نموذج حوسبة الحافة على عدة عناصر أساسية:

• أجهزة الحافة
• بوابات الحافة
• البنية التحتية للشبكة
• البرمجيات والتحليلات
• خوادم الحافة والمجموعات والخوادم الافتراضية
• السحابة أو مركز البيانات المركزي

أجهزة الحافة هي مكونات عتاد تجمع البيانات وتعالجها وتتخذ الإجراءات المناسبة بشأنها عند المصدر. وتشمل هذه الفئة الواسعة أجهزة الحوسبة الموجودة عند حدود الشبكة، إلى جانب أجهزة حافة إنترنت الأشياء، وهي مكونات فعلية متصلة بالشبكة تولّد البيانات من خلال مستشعر واحد أو أكثر. وتتراوح أجهزة حافة إنترنت الأشياء بين التطبيقات الصناعية للحافة، مثل المدن الذكية والروبوتات الصناعية، والأجهزة الاستهلاكية، مثل الهواتف الذكية وأنظمة التحكم في أمن المنازل.

تتوقع دراسة أجرتها Statista أن يتجاوز عدد أجهزة إنترنت الأشياء على مستوى العالم الضعف، مرتفعًا من 19.8 مليار جهاز في عام 2025 إلى 40.6 مليار جهاز بحلول عام 2034.²

بوابة الكمبيوتر هي عقدة حوسبة، مثل جهاز توجيه أو خادم أو جهاز شبكة واسعة النطاق معرّفة بالبرمجيات (SD-WAN)، تعمل وسيطًا آمنًا بين أجهزة الحافة والسحابة أو مركز البيانات المركزي.

يتولى هذا المكوّن إدارة حركة البيانات والاتصالات بين البيئتين.

وتربط طبقة الاتصال هذه مكونات مثل وحدات التحكم ومحوّلات Ethernet والبوابات وغيرها من الموارد عبر شبكة الحافة، من الحافة إلى السحابة وصولًا إلى بيئات التشغيل المحلي. ويتيح هذا الربط تدفق البيانات بين المواقع الموزعة والأنظمة المركزية.  

غالبًا ما تُدمج هذه البنية مع شبكات 5G، بما يدعم عرض نطاق ترددي مرتفعًا وزمن انتقال قصيرًا.

تشمل البنية التحتية لحوسبة الحافة منصات برمجية وأدوات تحليلية وأنظمة إدارة تعالج أحمال التشغيل وتحللها وتنسقها عبر بيئات الحافة.

ويقدم مزودو خدمات الحوسبة السحابية الرائدون، مثل IBM وRed Hat وMicrosoft وGoogle، حلولًا لحوسبة الحافة مصممة للتكامل عبر بيئات السحابة الهجينة ودعم أحمال تشغيل الذكاء الاصطناعي.

وتتولى موارد الحوسبة المنتشرة على الحافة، مثل خوادم الحافة ومجموعات الحافة والخوادم الافتراضية، التي تكون عادةً من VMware، تلبية متطلبات المعالجة والتخزين المحلية لأحمال التشغيل التي تتطلب استجابة بزمن انتقال قصير.

تعمل هذه البيئة المركزية، التي تستضيف أحمال التشغيل الأكبر والتخزين والتحليلات الأعمق، بالتكامل مع مواقع الحافة ضمن بنية تحتية هجينة موزعة أوسع.

تشمل هذه البنية التحتية بيئات السحابة الخاصة والسحابة العامة، بحسب استراتيجية المؤسسة للبنية التحتية.

وتساعد حوسبة الحافة المؤسسات على الوصول إلى بياناتها بسرعة أكبر واتخاذ الإجراءات اللازمة بشأنها قبل أن تصل أصلًا إلى مركز بيانات مركزي. وفيما يلي بعض أبرز المزايا:

• تحسين الأداء: من خلال تقليل زمن الانتقال وزيادة السرعة، توفر حوسبة الحافة أداءً أفضل وموثوقية أعلى مع تقليل فترات التعطل.
• تحسين صناعة القرار: إجراء تحليلات البيانات عند حافة الشبكة يعني الوصول إلى الرؤى بوتيرة أسرع. واليوم، تستطيع المؤسسات تطبيق تحليلات الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي (AI/ML) والخوارزميات المعقدة لتعزيز صناعة القرار في الوقت الفعلي وتحسين تجارب العملاء، كما في تجارة التجزئة المخصصة.
• تعزيز الأمان والامتثال: عندما تبقى البيانات محليًا، تزداد قدرة المؤسسات على التحكم في كيفية حمايتها. ويقلل هذا التوطين من التعرض للمخاطر الأمنية، ويجعل الوفاء بمتطلبات الامتثال والتزامات سيادة البيانات عبر مختلف المناطق أكثر سهولة.
• تعزيز قابلية التوسع: تعزيز قابلية التوسع: تدعم الحلول القائمة على البرمجيات أتمتة الشبكات على الحافة، مما يمكّن المؤسسات من إدارة عمليات النشر وتوسيعها حسب الحاجة، بما في ذلك خلال الفعاليات ذات الحركة المرتفعة مثل المبيعات الخاطفة.
• زيادة الكفاءة التشغيلية: عندما تتولى أجهزة الحافة معالجة البيانات محليًا، تقلل المؤسسات كمية البيانات المرسلة إلى المواقع المركزية مثل السحابة، وتحقق استفادة أكبر من مواردها الحالية.
• تقليل التكاليف: إن معالجة البيانات في الموقع، وإرسال ما هو ضروري فقط إلى الخوادم المركزية المحلية أو الموجودة في السحابة، يقللان من استهلاك عرض النطاق الترددي للشبكة ومن التكاليف الإجمالية للبنية التحتية.

وتوفر حوسبة الحافة مزايا واضحة، لكنها لا تخلو من التعقيد. فقد تمتلك المؤسسات الكبيرة آلافًا من أجهزة الحافة، مثل أجهزة الاستشعار المستخدمة في الصيانة التنبؤية داخل أحد المرافق، مما يزيد من صعوبة عمليات النشر والتوفير والمراقبة.

كما أن أجهزة الحافة تمتلك موارد محدودة من الحوسبة والتخزين، وهو ما قد يقيّد نوعية أحمال التشغيل التي يمكنها التعامل معها. إضافة إلى ذلك، قد يطرح توفير اتصال موثوق عبر المواقع الموزعة تحديات، لا سيما بالنسبة إلى المؤسسات التي تعمل في مواقع نائية قد يكون فيها الوصول إلى الشبكة غير مستقر.

يمكن للمؤسسات معالجة هذه التحديات من خلال البرمجيات ومنصات الإدارة التي يقدمها مزودو خدمات الحافة، والتي تتيح أتمتة التوفير ومراقبة الأمان وإدارة أحمال التشغيل عبر البيئات المختلفة. ومن خلال الجمع بين حوسبة الحافة وشبكات 5G، تستطيع المؤسسات الحفاظ على استمرارية تشغيل الأنظمة حتى عندما تكون اتصالات الإنترنت التقليدية غير موثوقة أو غير متاحة.

ومع نضج البنية التحتية للحافة، تتجه المؤسسات على نحو متزايد إلى دمجها مع التعلم الآلي لمعالجة البيانات والتصرف بناءً عليها مباشرةً على أجهزة الحافة المتصلة.

يقلل هذا النهج، المعروف باسم الذكاء الاصطناعي على الحافة، من الاعتماد على البنية التحتية السحابية المركزية، ويساعد في تبسيط العمليات عبر القطاعات المعقدة، مثل إدارة سلسلة التوريد والتصنيع. وعلى خلاف الأساليب القائمة على السحابة، يمكن لأجهزة الذكاء الاصطناعي على الحافة أيضًا أن تعمل دون اتصال، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات التي لا يمكن أن تعتمد على اتصال مستمر بالإنترنت.

تدعم حوسبة الحافة مجموعة واسعة من القطاعات والتطبيقات. ومن الرعاية الصحية إلى الخدمات المالية، تنشر المؤسسات حالات استخدام لحوسبة الحافة تشمل ما يلي:

• الرعاية الصحية
• النقل
• الاتصالات
• الخدمات المالية
• الترفيه