霧計算 - 百科事典

霧計算または霧ネットワーク、通称フォギングとは、エッジデバイスを使用して大量の計算（エッジ計算）、ストレージ、および通信をローカルに実行し、インターネットバックボーンを通じてルーティングするアーキテクチャです。

概念
2011年に、大量のIoTデバイスとビッグデータのためにクラウド計算を拡張する必要があると認識され、リアルタイムの低レイテンシーアプリケーションに対処するために霧計算が登場しました。霧計算、またはエッジ計算は、多くの「周辺」デバイスがクラウドに接続される分散型計算向けに設計されています。単語「霧」は、クラウドのような性質を指していますが、より「地元」のIoTデバイスに近いです。これらのデバイスの多くは大量の未処理データ（例えば、センサーからのデータ）を生成し、すべてのデータをクラウドベースのサーバーに処理するのではなく、フォギングの背後にあるアイデアは、データ生成デバイスと共に配置された計算ユニットを使用してできるだけ多くの処理を行うことです。これにより、処理されたデータではなく未処理データが転送され、帯域幅要件が削減されます。追加の利点は、処理されたデータが最も確実にデータを生成した同じデバイスによって必要であるため、ローカルで処理することで入力と応答の間の遅延が最小限に抑えられることです。このアイデアは全く新しいものではありません：クラウド計算の非シナリオでは、特別なハードウェア（例えば、高速フーリエ変換を実行する信号処理チップ）が長い間遅延を削減し、CPUへの負担を軽減するために使用されていました。

フォグネットワークは制御面とデータ面で構成されています。例えば、データ面では、フォグ計算により、データセンターのサーバーではなくネットワークの端に計算サービスを配置することが可能です。クラウド計算と比較して、フォグ計算はエンドユーザーに近接し、クライアントの目的（例えば、運営コスト、セキュリティポリシー、リソースの活用）に重点を置き、密集した地理的分布とコンテキスト認識（計算およびIoTリソースに関連して）、遅延の削減とバックボーン帯域幅の節約を通じて、より良いサービス品質（QoS）とエッジ解析/ストリームマイニングを達成し、優れたユーザーエクスペリエンスと故障時の冗長性を提供します。これに加えて、フォグ計算はアシストライフシーンにも使用可能です。

フォグネットワークは、人々が日々使用する多くのデバイスが互いに接続されるインターネットのものとしてのIoT概念をサポートします。例として、電話、ウェアラブルヘルスモニタリングデバイス、接続された車両、Google Glassなどのデバイスを使用する拡張現実が含まれます。IoTデバイスは通常、リソースが制約され、暗号計算を実行するための限られた計算能力があります。フォグノードは、これらの暗号計算を実行することでIoTデバイスのセキュリティを提供できます。

US Navyの一部門であるSPAWARは、戦略的な軍事資産を保護するために、拡張可能でセキュアな耐破壊マッシュネットワークのプロトタイピングとテストを行っています。マッシュネットワークノード上で実行されるマシンコントロールアプリケーションは、インターネット接続が失われた場合に「コントロール」を「奪取」します。使用例には、例えばスマートドローンスワームのインターネットのものとしてのIoTが含まれます。

メルボルン大学は、フォグバス2プロジェクトを通じて、カメラ、ECGデバイス、ラップトップ、スマートフォン、およびIoTデバイスからのデータの収集と処理の課題に取り組んでいます。フォグバス2は、エッジ/フォグとOracle Cloud Infrastructureを使用してリアルタイムでデータを処理します。

ISO/IEC 20248は、エッジ計算を使用して自動識別データキャリア（AIDC）で識別されたオブジェクトのデータを、AIDCタグが移動しても「フォグ」および「エッジ」に読み取って、解釈し、確認し、利用可能にする方法を提供します。

歴史
「フォグ計算」という用語は、2012年にCiscoによって初めて開発されました。2015年11月19日、Cisco Systems、ARM Holdings、Dell、Intel、Microsoft、およびプリンストン大学は、フォグ計算の利益と開発を促進するためにOpenFog Consortiumを設立しました。CiscoのシニアマネージングディレクターHelder Antunesが協会の初代会長となり、IntelのChief IoT StrategistであるJeff Feddersが初代会長となりました。

定義
クラウド計算とフォグ計算はどちらもストレージ、アプリケーション、およびデータをエンドユーザーに提供しますが、フォグ計算はエンドユーザーに近接し、より広範な地理的分布を持っています。

'クラウド計算'は、インターネット上にホストされたリモートサーバーのネットワークを使用してデータを格納、管理、処理する実行方法であり、ローカルサーバーやパーソナルコンピュータではなくです。

またエッジ計算やフォギングとも呼ばれるフォグ計算は、エンドデバイスとクラウド計算データセンター間で計算、ストレージ、およびネットワークサービスを運用を可能にします。

国立標準技術研究所（NIST）は、2018年3月に、NIST Special Publication 500-325として「フォグ計算概念モデル」として、Ciscoの商用用語の多くを取り入れたフォグ計算の定義を発表しました。このパラダイムは、スマートエンドデバイスと伝統的なクラウド計算またはデータセンターの間に位置する水平、物理的または仮想的なリソースパラダイムとして定義されています。このパラダイムは、垂直的に分離された遅延に敏感なアプリケーションをサポートし、普遍的で拡張可能で階層的で連邦的で分散型の計算、ストレージ、およびネットワーク接続を提供します。したがって、フォグ計算は最もエッジから遠く離れたもので、フォグ計算の理論的なモデルでは、フォグ計算ノードは物理的および機能的にエッジノードと集中クラウドの間で作動します。多くの用語は未定義であり、例えば「スマート」という重要なアーキテクチャ用語や、フォグ計算とエッジ計算の違いについて一般的に合意はありません。

= エッジ計算およびクラウド計算との違い =
エッジ計算は通常、サービスがインスタンス化される場所として参照されますが、フォグ計算は通信、計算、ストレージリソース、およびサービスのユーザーが制御するデバイスやシステム上またはその近くの分布を意味します。フォグ計算は中間重量で中間レベルの計算能力です。クラウド計算の代替品ではなく、フォグ計算はしばしばクラウド計算の補完として機能します。フォグ計算はクラウド計算よりもエネルギー効率が高いです。

標準
IEEEはOpenFog Consortiumによって提案されたフォグ計算標準を採用しました。

参考情報
フォグロボティクス
エッジ計算
霧計算
モバイルエッジ計算
OpenFog Consortium