智能家居

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，智能家居系統(tǒng)得到進一步的發(fā)展，其利用大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如溫濕度傳感器、安防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)）實時監(jiān)控家庭內(nèi)部狀態(tài)，接受外部控制命令并最終完成對家居環(huán)境的調(diào)控，以提升家居安全性、便利性、舒適性.BergInsight的調(diào)查報告顯示，歐美和北美洲的智能家居數(shù)據(jù)將在2019年達到6800萬。然而，隨著智能家居設(shè)備的越來越多，且這些設(shè)備通常都是異構(gòu)的，如何管理這些異構(gòu)設(shè)備將會是一個亟待解決的問題，如設(shè)備的命名、數(shù)據(jù)的命名以及設(shè)備的智能聯(lián)動，并且，由于家庭數(shù)據(jù)的隱私性，用戶并不總是愿意將數(shù)據(jù)上傳至云端進行處理，尤其是一些家庭內(nèi)部視頻數(shù)據(jù)。而邊緣計算可以將計算（家庭數(shù)據(jù)處理）推送至家庭內(nèi)部網(wǎng)關(guān)，減少家庭數(shù)據(jù)的外流，從而降低數(shù)據(jù)外泄的可能性，提升系統(tǒng)的隱私性。

工業(yè)界的一些企業(yè)已經(jīng)注意到這一點，例如亞馬遜的Echo、三星的SmartThings和谷歌的GoogleHome，均可作為智能家居的控制中心。然而，這些設(shè)備，仍然需要一些額外的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如各種識別服務(wù)，不能完全依靠自身去處理數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致仍存在一定的隱私泄露隱患。微軟和蘋果分別提出了HomeOS和HomeKit，其作為智能家居的框架，可以方便用戶對設(shè)備進行控制，但是仍然缺少一些具體的工作。開源社區(qū)也建立并維護了多個智能家居系統(tǒng)，在表3中列舉出其中功能、文檔較為完備的3個系統(tǒng)并進行對比。

與此同時，學(xué)術(shù)界也有大量的學(xué)者根據(jù)邊緣計算的思想在建設(shè)智能家居系統(tǒng)。曹杰等人提出了一個適用于智能家居的邊緣計算操作系統(tǒng)（edgeoperatingsystemforhome，EdgeOSH）。受啟發(fā)于邊緣計算，作者在家庭中設(shè)置邊緣服務(wù)器，并提出了EdgeOSH的工作，利用EdgeOSH在網(wǎng)絡(luò)邊緣側(cè)對家庭數(shù)據(jù)進行處理。EdgeOSH包含多個模塊：通信模塊負責(zé)智能家居設(shè)備互聯(lián)的，其適配多種智能家居中常用的協(xié)議;數(shù)據(jù)管理模塊管理所有家庭數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行融合和處理；自管理模塊提供設(shè)備的管理以及智能家居服務(wù)間的管理，以期提供智能化的家居環(huán)境。作者認為命名（naming）和編程接口是智能家居發(fā)展中的幾個較為關(guān)鍵的問題。因此，作者提供了編程接口以方便發(fā)者在其上進行開發(fā)。同時，命名服務(wù)和其他模塊進行合作，對資源進行統(tǒng)一的命名，提供方便地管理。

與EdgeOSH—樣，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所的徐志偉研究員團隊也一樣認為，編程接口在智能家居等物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中的應(yīng)用較為重要。該團隊拓展RESTful設(shè)計風(fēng)格，將其引入物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。通過RESTful風(fēng)格的接口，即使是外部用戶也可以方便的訪問智能家居設(shè)備，從而拉進智能家居系統(tǒng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的距離。同時在智能家居邊緣側(cè)，其利用非侵入式負荷監(jiān)測（non-intrusiveloadmonitoring，NILM）技術(shù)，關(guān)注于家庭的用電狀況，并分析用電情況，提供更高效的節(jié)能方案。

智慧城市

智慧城市是利用先進的信息技術(shù)，實現(xiàn)城市智慧式的管理和運行.2016年阿里云提出了“城市大腦”的概念，實質(zhì)是利用城市的數(shù)據(jù)資源來更好地管理城市，2017年10月Alphabet旗下城市創(chuàng)新部門SidewalkLabs建造名為Quayside的高科技新區(qū)，并希望該智慧城市項目能夠成為全球可持續(xù)和互聯(lián)城市的典范。然而，智慧城市的建設(shè)所依賴的數(shù)據(jù)具有來源多樣化和異構(gòu)化的特點，同時涉及城市居民隱私和安全的問題，因此應(yīng)用邊緣計算模型，將數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)邊緣處理是一個很好的解決方案。

邊緣計算在智慧城市的建設(shè)中有豐富的應(yīng)用場景。在城市路面檢測中，在道路兩側(cè)路燈上安裝傳感器收集城市路面信息，檢測空氣質(zhì)量+、光照強度、噪音水平等環(huán)境數(shù)據(jù)，當(dāng)路燈發(fā)生故障時能夠及時反饋至維護人員。在智能交通中，邊緣服務(wù)器上通過運行智能交通控制系統(tǒng)來實時獲取和分析數(shù)據(jù)，根據(jù)實時路況來控制交通信息燈，以減輕路面車輛擁堵等。在無人駕駛中，如果將傳感器數(shù)據(jù)上傳到云計算中心將會增加實時處理難度，并且受到網(wǎng)絡(luò)制約，因此無人駕駛主要依賴車內(nèi)計算單元來識別交通信號和障礙物，并且規(guī)劃路徑。EdgeOSc是一種基于邊緣計算的面向智慧城市的系統(tǒng)級操作系統(tǒng)，它分為3個部分，底層的數(shù)據(jù)感知層、中間的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層和頂層數(shù)據(jù)應(yīng)用管理層。該操作系可以有效管理智慧城市中的多來源數(shù)據(jù)，，提高了數(shù)據(jù)共享的范圍和深度，以實現(xiàn)智慧城市中數(shù)據(jù)價值的最大化。