Ученые Южно-Уральского государственного университета (ЮУрГУ) представили собственную классификацию вычислительных систем в тумане. Анализ существующих решений стал первым этапом работы перед созданием новой системы умных городов. Результаты исследования были опубликованы в престижном журнале Supercomputing Frontiers and Innovations (Q2).
В чем идея челябинских ученых?
Технология туманных вычислений — это метод, используемый для вычисления, хранения и обработки облачных сервисов. Его современное состояние проанализировали ученые Высшей школы электроники и информатики (Высшая школа электроники и информатики) ЮУрГУ. Исследование стало начальным этапом работы по разработке собственной компьютерной системы. Авторы изучили существующие теоретические источники, исходные коды существующих открытых систем и проанализировали материалы, предоставленные разработчиками закрытых систем. В результате была составлена уникальная классификация на основе облачности, открытости и закрытости систем, их аппаратных и программных средств.
События, произошедшие в 2021 году, заставили исследователей задуматься над этой проблемой. Сбой облачных сервисов Amazon привел к сбоям в работе сайтов, приложений и интеллектуальных устройств. Проблема, по мнению экспертов, заключалась в том, что концепция облачных вычислений ориентирована на обработку данных в удаленных центрах.
По мнению ученых, если бы в качестве вычислительного узла «умных» устройств использовались не удаленные серверы, а локальный вычислительный ресурс, например, сотовый телефон, который самостоятельно организовывал бы связь с локальными датчиками и IoT-устройствами и посылал бы их сигнал напрямую у пользователей не было бы проблем. Именно такой подход лежит в основе туманных вычислений — нового этапа развития облачных вычислений, позволяющего сократить задержки при передаче и приеме данных.
Исследователи изучают и предлагают методы, которые обеспечат эффективную обработку данных в условиях большого количества независимых территориально распределенных датчиков и возможность обработки данных в географической близости от этих датчиков.
«На подготовительном этапе работы наша команда не нашла подобных комплексных исследований по теме туманных вычислений, поэтому было принято решение опубликовать результаты нашей работы. В ходе исследования мы пришли к выводу, что для реализации подобных систем управления умным городом необходимо либо разрабатывать собственную систему, либо серьезно модифицировать существующие открытые решения, так как готовых коммерческих проектов нет. «, — прокомментировал он. Кандидат физико-математических наук, главный научный сотрудник кафедры «Системное программирование» Высшей школы информатики Глеб Радченко.
Исследование выполнено в рамках проекта «Методы и алгоритмы сбора и обработки данных Интернета вещей на основе систем облачных и туманных вычислений для поддержки интеллектуальных систем мониторинга и автоматизации умного города», осуществляемого ЮУрГУ. Высшая школа экономических наук и информатики. Проект стал обладателем совместного гранта РФФИ и правительства Челябинской области. В рамках стипендии была проведена многогранная работа и предложены новые архитектуры туманных вычислений. Следующим шагом ученых станет создание собственной компьютерной системы.
Зачем умному городу цифровой двойник?
«Умный город» — это место, где жить комфортно, безопасно и легко. Все процессы и системы, например информационные и коммуникационные технологии, взаимосвязаны.
Службы умного города должны превратить сложные задачи в простые, например, обеспечить внедрение электронных госуслуг, чтобы все граждане могли оплатить налоги, штрафы и получить справку онлайн, не посещая соответствующие службы.
В основе процессов «умного города» лежит наличие большого количества источников информации и моделей, позволяющих осуществлять действия, связанные с управлением развитием городской среды. Для объединения таких систем используются так называемые цифровые двойники. Они позволяют объединить большое количество географически удаленных источников различных данных, от датчиков влажности, температуры и загрязнения до информации с веб-камер, позволяя использовать методы распознавания изображений для определения, например, количества людей в потоке людей трафик, пешеходы или мусор в данной области. Чтобы завершить интеграцию такого большого объема информации в систему цифрового двойника,Необходимы эффективные методы, которые помогут обеспечить предварительную обработку данных в непосредственной близости от их источников.
В России к настоящему времени утверждены 37 пилотных городов-участников проекта по созданию «умного города», в том числе Воронеж, Липецк, Самара, Великий Новгород, Челябинск, Томск и другие.
Следует отметить, что проект «Умный город» реализуется в Челябинске при активном участии ЮУрГУ. Лаборатория CityLab, созданная в университете, стала связующим звеном для горожан, органов власти, представителей науки и бизнеса.
