حوسبة الحافة (Edge Computing) هي تقنية تهدف إلى تقريب المعالجة والتخزين والحوسبة من الأجهزة المركزية الموجودة في المراكز البيانات أو السحابة (Cloud) إلى أجهزة الحواسيب المتصلة بالإنترنت الموجودة بالقرب من المستخدمين في موقع الحافة، مما يسمح بتحسين وتسريع تجربة المستخدم وتقليل الوقت المستغرق في إرسال البيانات إلى السحابة للمعالجة.
ويعتبر حوسبة الحافة مهمة جداً في مجال الإنترنت الأشياء (IoT)، حيث يمكن استخدامها لتحسين تجربة المستخدم وتحسين أداء الأجهزة المتصلة بالإنترنت، وذلك من خلال تحسين سرعة الاستجابة وتقليل استخدام الشبكة وتحسين الأمان والخصوصية. ويشمل حوسبة الحافة استخدام تقنيات مثل الحوسبة الضبابية (Fog Computing) والحوسبة الموزعة (Distributed Computing) والحوسبة الهجينة (Hybrid Computing) لتحقيق الأهداف المذكورة أعلاه.
تعمل حوسبة الحافة عن طريق تقريب المعالجة والتخزين والحوسبة من الأجهزة المركزية الموجودة في المراكز البيانات أو السحابة إلى أجهزة الحواسيب المتصلة بالإنترنت الموجودة بالقرب من المستخدمين في موقع الحافة. وذلك من خلال استخدام أجهزة الحواسيب الصغيرة والمتصلة بالإنترنت (مثل Raspberry Pi) والتي تمتلك معالجات وذاكرة تخزينية وإمكانيات شبكية تسمح بمعالجة البيانات وتخزينها وتوزيعها.
وعند استخدام حوسبة الحافة، يتم تحويل المعالجة والتخزين والحوسبة من الأجهزة المركزية الكبيرة إلى الأجهزة الصغيرة الموجودة بالقرب من المستخدمين، مما يساعد على تقليل وقت الاستجابة وتحسين أداء التطبيقات. ويتم تنفيذ المهام المختلفة على أجهزة الحواسيب الموجودة على مستوى الحافة، ويتم إرسال البيانات الناتجة إلى السحابة للتخزين والمعالجة الإضافية، في حالة الحاجة إلى ذلك.
وتتميز حوسبة الحافة بالقدرة على التعامل مع كميات كبيرة من البيانات في الوقت الحقيقي، وتحسين أداء التطبيقات، وتوفير الوقت والتكاليف المرتبطة بإرسال البيانات إلى السحابة للمعالجة، وتحسين الأمان والخصوصية. ويمكن استخدام حوسبة الحافة في مجالات مختلفة مثل التصنيع الذكي والطب الذكي والمدن الذكية والزراعة الذكية والنقل الذكي وغيرها.
هناك العديد من الأمثلة على استخدام حوسبة الحافة في العديد من المجالات، ومن أهم الأمثلة على حوسبة الحافة ما يلي:
1. التصنيع الذكي: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين عمليات التحكم والمراقبة في سلاسل التوريد وتحويل البيانات المجمعة من الأجهزة الذكية إلى بيانات قيمة في الوقت الحقيقي. ويمكن استخدام حوسبة الحافة للتحكم في الآلات والمعدات الذكية وإدارة الإنتاج بكفاءة أكبر.
2. الطب الذكي: يمكن استخدام حوسبة الحافة في الرعاية الصحية لتحسين تحليل البيانات الصحية وتحسين الرعاية الصحية. ويمكن استخدام حوسبة الحافة للتحكم في أجهزة الرصد الصحي وتحسين جودة الخدمات الصحية.
3. المدن الذكية: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين إدارة النفايات والمرافق العامة والنقل العام، وتحسين استخدام الطاقة والمياه، وتحسين أمان المدن وجودة الحياة.
4. الزراعة الذكية: يمكن استخدام حوسبة الحافة في الزراعة الذكية لتحسين إنتاجية المحاصيل وتحسين جودة الأغذية، وتحسين إدارة المياه والأسمدة والموارد الزراعية.
5. النقل الذكي: يمكن استخدام حوسبة الحافة في النقل الذكي لتحسين إدارة الحركة المرورية وتحسين الأمان وتحسين النقل العام، وتحسين استخدام الطاقة والموارد الطبيعية.
رغم أن حوسبة الحافة توفر فرصًا كبيرة لتحسين أداء التطبيقات وتقليل التكاليف وتحسين الأمان والخصوصية، إلا أنها تواجه بعض التحديات الهامة، ومن أهم هذه التحديات:
1. الأمان والخصوصية: تتطلب حوسبة الحافة تبادل البيانات بين الأجهزة الموجودة بالقرب من المستخدمين، وهذا يعني أنه يجب ضمان الأمان والخصوصية للبيانات المرسلة والمستقبلة، وحمايتها من الاختراق والتلاعب.
2. قدرة المعالجة: يمكن أن تواجه أجهزة الحواسيب الصغيرة التي تستخدم في حوسبة الحافة قيودًا في القدرة على المعالجة والتخزين، مما يعني أنه يجب تحسين معالجة البيانات وتوزيعها بين الأجهزة المختلفة.
3. الشبكات: تتطلب حوسبة الحافة شبكات قوية وموثوقة لتحسين سرعة الاستجابة وتحسين أداء التطبيقات، وهذا يعني أنه يجب تحسين البنية التحتية للشبكات وتوفير التوجيه والتحكم في الشبكات.
4. التكامل: يتطلب استخدام حوسبة الحافة التكامل مع البنية التحتية الموجودة وتوفير برامج وأدوات التكامل لتحسين عمليات النشر والإدارة والتحكم.
5. التحديات التشغيلية: يتطلب استخدام حوسبة الحافة التعامل مع المشاكل التشغيلية المختلفة والتي قد تشمل تحديات الصيانة والتحديث وإدارة الإصدارات والترقيات.
تتوفر حوسبة الحافة على العديد من التطبيقات العملية في مجالات مختلفة، ومن أهم هذه التطبيقات:
1. التحكم في الأجهزة الذكية: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين التحكم والإدارة في الأجهزة الذكية المختلفة، وهذا يشمل الأجهزة المنزلية الذكية والهواتف الذكية والساعات الذكية والأجهزة الطبية الذكية والمزيد.
2. إدارة البيانات: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين إدارة البيانات وتحسين تحليل البيانات وتوفير الوصول إلى البيانات الهامة بسهولة.
3. تحسين الأمان: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين الأمان والخصوصية وحماية البيانات المرسلة والمستقبلة من الاختراق والتلاعب.
4. تحسين النقل العام: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين النقل العام وتحسين إدارة الحركة المرورية وتحسين الأمان والراحة للمسافرين.
5. الزراعة الذكية: يمكن استخدام حوسبة الحافة في الزراعة الذكية لتحسين إنتاجية المحاصيل وتحسين جودة الأغذية، وتحسين إدارة المياه والأسمدة والموارد الزراعية.
6. تحسين الصناعة: يمكن استخدام حوسبة الحافة لتحسين الإنتاجية والأتمتة في المصانع وتحسين إدارة الإنتاج والتحكم والمراقبة.
7. الطب الذكي: يمكن استخدام حوسبة الحافة في الرعاية الصحية لتحسين تحليل البيانات الصحية وتحسين الرعاية الصحية، وتحسين جودة الخدمات الصحية.
عملية ربط حوسبة الحافة تتم عادةً باستخدام تقنية الاتصال السحابي (Cloud Computing)، حيث يتم توفير الحوسبة السحابية من قبل شركات كبرى مثل أمازون ومايكروسوفت وغيرها، ويمكن للمستخدمين الاتصال بالحوسبة السحابية عن بعد باستخدام الإنترنت.
عملية الربط تتطلب الاتصال بالحوسبة السحابية من خلال شبكة الإنترنت، ويتم تحديد الموارد المطلوبة وحجم البيانات ونوعية الخدمات المطلوبة وغيرها من التفاصيل، ويتم تخصيص الموارد المناسبة لتلبية احتياجات المستخدم.
بعض الشركات والمؤسسات تستخدم أيضًا خوادم الحوسبة المحلية لتوفير حوسبة الحافة، حيث يتم ربط الأجهزة المحلية بشبكة الإنترنت وتوفير الحوسبة السحابية من خلالها.
يتم تنفيذ عملية الربط بواسطة برمجيات الحوسبة السحابية المختلفة وتطبيقات الويب، وتتطلب العملية توفير شبكة إنترنت سريعة ومستقرة وأجهزة حاسوبية متصلة بالشبكة، ويمكن استخدام أي نوع من الأجهزة المتصلة بالإنترنت للاتصال بالحوسبة السحابية، بما في ذلك الحواسيب المحمولة والأجهزة اللوحية والهواتف الذكية.
