Một kỷ nguyên máy tính mới đang bắt đầu, một kỷ nguyên sẽ cung cấp các máy tính mới mạnh mẽ và cuối cùng cho phép xử lý tốt hơn tại hoặc gần nguồn dữ liệu của chúng ta.
Các phương pháp xử lý thay thế đã trở nên phổ biến hơn khi chúng ta tiến gần hơn đến các hạn chế vật lý của việc thu nhỏ hơn nữa hệ thống máy tính và tốc độ truyền dữ liệu.
Nhiều thách thức mà thế giới đang đối mặt ngày nay rất khó giải quyết vì lượng dữ liệu khổng lồ và độ phức tạp liên quan, tuy nhiên tính toán thông thường về bản chất là tuyến tính.
Ví dụ về các tình huống đẩy ranh giới của máy tính thông thường bao gồm mã hóa phức tạp, mô phỏng các hệ thống phức tạp và tìm kiếm tập dữ liệu. Tính toán lượng tử vào bức tranh tại thời điểm này khi một số hạn chế này bắt đầu ảnh hưởng đến trải nghiệm kỹ thuật số của khách hàng và thời gian phản ứng.
Tính toán lượng tử giải quyết các vấn đề bằng cách thực hiện nhiều phép tính đồng thời, điều này tăng khả năng xử lý theo cấp số nhân, trái ngược với việc sử dụng phương pháp tuyến tính.
Hơn cả bản thân máy tính lượng tử, các thuật toán lượng tử tạo ra hiệu ứng số nhân, làm giảm đáng kể thứ tự phức tạp của nhiều thuật toán được sử dụng rộng rãi và làm cho chúng cực kỳ hiệu quả.
Các công ty phải đảm bảo rằng thông tin chi tiết dựa trên máy tính được cung cấp nhanh chóng và dễ dàng truy cập ngoài khả năng xử lý nâng cao này.
Do đó, việc quản lý vấn đề truyền khối lượng lớn dữ liệu qua mạng máy tính bên cạnh việc xử lý dữ liệu nhanh chóng hơn là cần thiết. Bằng cách cho phép phân tích dữ liệu gần nguồn hơn, tính toán biên giúp tiết kiệm thời gian trong tình huống này.
Điều này tăng tốc độ cung cấp tính toán và thông tin chi tiết trong khi sử dụng ít dung lượng mạng hơn.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét chuyên sâu các khía cạnh của điện toán lượng tử và điện toán biên, chúng khác nhau như thế nào và nhiều hơn thế nữa.
Vậy, điện toán Edge là gì?
Công nghệ luôn phát triển do nhu cầu liên tục đối phó với những vấn đề và phức tạp mới. Những chiếc máy tính cũ có thể xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ và đưa ra câu trả lời cho những khó khăn mà các tập đoàn gặp phải ngày nay.
Điện toán biên đang được phát triển để xử lý khối lượng dữ liệu khổng lồ và tìm ra giải pháp phù hợp.
Một cách tiếp cận máy tính phân tán được gọi là “điện toán biên” được sử dụng để tính toán trong khi vẫn lưu trữ dữ liệu gần các nguồn dữ liệu. Do khối lượng dữ liệu khổng lồ và các vấn đề phức tạp liên quan, máy tính truyền thống không thể xử lý tình huống này. Kết quả là tính toán cạnh được tạo ra.
Mục tiêu hàng đầu của công ty là nâng cao sức mạnh xử lý, vì nó đảm bảo khả năng truy cập và thời gian phản hồi nhanh hơn. Trong khi đó, điện toán cạnh cung cấp cả hai điều này.
Ngoài ra, có một vấn đề với việc gửi dữ liệu quan trọng qua mạng máy tính, nhưng tính toán biên giải quyết nó bằng cách giữ cho phân tích dữ liệu gần nguồn.
Tính toán biên, ở mức cơ bản nhất, đặt quá trình xử lý và lưu trữ dữ liệu gần hơn với các thiết bị thu thập dữ liệu, thay vì phụ thuộc vào một trang trung tâm có thể cách xa hàng nghìn dặm.
Ngoài ra, tính toán biên có lợi thế là thời gian phản ứng nhanh hơn và tiết kiệm băng thông. IoT là thuật ngữ chung cho điện toán biên, tuy nhiên, có một nhận thức sai lầm phổ biến rằng cả hai có thể hoán đổi cho nhau.
Ngoài ra, sự phát triển của công nghệ đám mây trong những năm 1990 là điện toán biên. Ngoài ra, nó khác biệt đáng kể so với điện toán lượng tử.
Ưu điểm
- Thời gian xử lý, phân tích và phản ứng dữ liệu nhanh chóng được cung cấp bởi các công nghệ điện toán tiên tiến cho phép các dịch vụ thời gian thực. Phản hồi nhanh là điều cần thiết trong lái xe tự động, sản xuất thông minh, giám sát video và các ứng dụng nhận biết vị trí khác, đó là lý do tại sao nó cung cấp cho người tiêu dùng lựa chọn dịch vụ phản hồi nhanh. Ví dụ, các ứng dụng thị giác máy tính thời gian thực có thể thực hiện được nhờ tính toán biên.
- Tính toán trên thiết bị làm giảm số lượng dữ liệu được gửi qua mạng, giảm chi phí truyền tải và nhu cầu về dung lượng của mạng, giảm năng lượng được sử dụng bởi thiết bị cục bộ và tăng hiệu quả tính toán.
- Các ứng dụng được hưởng lợi từ thời gian phản hồi nhanh hơn, chẳng hạn như thực tế tăng cường và thực tế ảo, được hưởng lợi từ việc tính toán vượt trội.
- Việc sử dụng các công nghệ điện toán tiên tiến có thể làm tăng tính ổn định, độ bền và khả năng truy cập của các dịch vụ. Trong các ứng dụng quan trọng trong đó việc ngắt kết nối mạng có thể gây ra hậu quả tai hại, độ tin cậy mạnh mẽ của các hệ thống trên thiết bị được liên kết là rất quan trọng (ví dụ: hệ thống giám sát y tế hoặc vận chuyển).
- Điện toán biên có thể giảm chi phí mạng, phá vỡ các hạn chế băng thông, tăng tốc độ truyền dữ liệu, dừng việc ngừng cung cấp dịch vụ và cung cấp cho bạn nhiều quyền kiểm soát hơn đối với luồng dữ liệu quan trọng. Cả hai bộ nhớ đệm động và tĩnh đều có thể thực hiện được do thời gian tải giảm và sự gần gũi hơn của các dịch vụ trực tuyến với người dùng.
- Các dịch vụ sử dụng điện toán biên đáng tin cậy hơn, nhanh hơn và ít tốn kém hơn. Khách hàng được hưởng lợi từ trải nghiệm nhanh hơn, đáng tin cậy hơn nhờ tính toán tiên tiến. Edge đề cập đến các ứng dụng có độ trễ thấp, khả dụng cao với các nhà cung cấp dịch vụ thời gian thực và giám sát của công ty.
Điểm yếus
- Một vấn đề quan trọng với tính toán biên là chi phí của nó. Không có đối tác cạnh tranh địa phương, việc xây dựng cơ sở hạ tầng rất tốn kém và khó khăn. Phi hành đoàn phải duy trì một số thiết bị trong tình trạng tốt nhất tại nhiều địa điểm, dẫn đến chi phí bảo trì thường xuyên cao.
- Toàn bộ bề mặt tấn công của một mạng được tăng lên thông qua tính toán biên. Các thiết bị cạnh có thể là điểm xâm nhập của các cuộc tấn công mạng, tạo cơ hội cho kẻ tấn công đưa phần mềm độc hại vào và lây nhiễm mạng.
- Thật không may, việc tạo ra bảo mật mạnh mẽ trong một môi trường phân tán là rất khó. Phần lớn quá trình xử lý dữ liệu diễn ra ngoài tầm nhìn trực tiếp của đội bảo mật và máy chủ trung tâm. Bề mặt tấn công phát triển khi công ty mua máy móc mới.
Điện toán lượng tử là gì?
Nhiều sự phức tạp và lượng dữ liệu lớn hơn không thể được máy tính truyền thống xử lý một cách hiệu quả do thiết kế tuyến tính của chúng. Máy tính lượng tử đang được phát triển để có thể xử lý độ phức tạp và một lượng lớn dữ liệu.
Máy tính lượng tử, trái ngược với máy tính truyền thống, có thể thực hiện nhiều phép tính cùng một lúc trong khi cân nhắc đến độ phức tạp. Kết quả là hiệu quả hơn do đó.
Sử dụng các tính năng trạng thái lượng tử tích hợp như chồng chất, giao thoa và sự vướng víu đối với tính toán, tính toán lượng tử là một loại tính toán khác.
Việc sử dụng máy tính lượng tử thực sự cần thiết để thực hiện một phép tính. Tuy nhiên, ngay cả khi nó được thiết kế để thay thế máy tính truyền thống, nó có thể không làm được.
Tuy nhiên, máy tính lượng tử nhanh hơn nhiều so với máy tính thông thường trong việc tính toán các số nguyên. Thực tế mà nói, nó có thể không hoạt động tốt như các máy tính truyền thống, nhưng nó có thể hoàn thành một số tính toán nhanh hơn nhiều.
Ngoài ra, bởi vì máy tính lượng tử đề cao luận điểm của Church-Turing, chúng sẽ thực hiện mọi phép tính theo cách giống như một máy tính thông thường và ngược lại.
Tuy nhiên, máy tính lượng tử ít phức tạp hơn về mặt thời gian so với máy tính thông thường. Trên thực tế, một máy tính lượng tử cung cấp các tính năng giống hệt như của một máy tính thông thường.
Điện toán lượng tử được phát triển vào những năm 1980 và không phải là sự phát triển của bất kỳ công nghệ hiện có nào. Hơn nữa, nó khác rất nhiều so với tính toán biên.
Ưu điểm
- Ngay cả một siêu máy tính cũng thấy khó khăn hơn trong việc giải quyết các vấn đề ngày càng phức tạp. Một máy tính cổ điển thường bị lỗi do mức độ phức tạp cao và nhiều yếu tố phụ thuộc lẫn nhau. Tuy nhiên, máy tính lượng tử có thể xem xét tất cả các yếu tố và độ phức tạp này để đi đến giải pháp vì các ý tưởng chồng chất và vướng víu.
- Đối với mô phỏng dữ liệu điện toán, máy tính lượng tử là hiệu quả nhất. Nhiều thuật toán đã được phát triển có thể mô phỏng một loạt các hiện tượng, bao gồm dự báo thời tiết, mô hình hóa học, v.v.
- Google sử dụng điện toán lượng tử để nâng cao kết quả tìm kiếm. Các máy này hiện cho phép hoàn thành các tìm kiếm trên Google nhanh hơn. Điện toán lượng tử có thể cung cấp các kết quả thích hợp nhất.
- Những máy tính này có thể xử lý các phép tính nhanh hơn đáng kể so với các máy tính thông thường. Siêu máy tính không thể sánh với khả năng tính toán của máy tính lượng tử. Chúng có thể xử lý dữ liệu nhanh hơn hàng nghìn lần so với các siêu máy tính thông thường. Máy tính lượng tử có thể thực hiện một số tính toán trong vài giây mà một máy tính thông thường sẽ mất 1000 năm để hoàn thành.
- Việc phát triển tên lửa radar cũng sử dụng tính toán lượng tử. Sử dụng công nghệ này sẽ làm tăng độ chính xác của vũ khí radar.
Điểm yếus
- Do các máy tính này giải thích thông tin kỹ lưỡng như thế nào, nhiệt độ là -460 độ F. Việc giữ cho vũ trụ ở nhiệt độ thấp nhất hiện nay là vô cùng khó khăn.
- Nó yêu cầu tạo ra một thuật toán khác nhau cho từng loại máy tính. Các thuật toán chuyên biệt được yêu cầu để máy tính lượng tử hoạt động trong môi trường của chúng; chúng không thể hoạt động như các máy tính thông thường có thể.
- Chúng không thể tiếp cận được với công chúng vì mức giá quá cao của chúng. Bởi vì những máy tính này vẫn đang trong giai đoạn phát triển, tỷ lệ sai sót của chúng cũng khá cao.
Sự khác biệt chính giữa Edge & Quantum Computing
Điện toán biên thực hiện các hoạt động gần hoặc tại nguồn dữ liệu. Điều này khác với tiêu chuẩn hiện tại vì phần lớn điện toán của chúng ta hiện nay diễn ra trên đám mây, với công việc xử lý được xử lý bởi các trung tâm dữ liệu phân tán.
Cài đặt điện toán đám mây hiện tại của chúng tôi gặp phải trở ngại vì khả năng xảy ra độ trễ, đôi khi được gọi là độ trễ. Nhiều quá trình xử lý có thể được thực hiện tại địa phương trong tương lai gần; chẳng hạn, hệ thống thị giác máy tính của ô tô có thể phân tích và xác định các bức ảnh ngay lập tức thay vì truyền chúng lên đám mây để xác thực.
Điện toán biên sẽ bổ sung, không thay thế, các khả năng của đám mây và yêu cầu thiết bị và bộ xử lý chuyên biệt.
Mặt khác, một máy tính thông thường, chỉ có thể xử lý dữ liệu trong 1s hoặc 0s, không thể xử lý các vấn đề tính toán quá phức tạp.
Tuy nhiên, máy tính lượng tử có thể. Các byte 1 và 0 này có thể tồn tại ở hai trạng thái (qubit) đồng thời trong thế giới lượng tử, cho phép tính toán song song. Do đó, nếu bạn xây dựng hai qubit, chúng có thể chứa đồng thời các số 00, 01, 10 và 11.
Máy tính lượng tử mạnh hơn bất cứ thứ gì được tạo ra cho đến nay vì chúng cần các thuật toán độc đáo có khả năng thực hiện các nhiệm vụ mới. Trong nhiều thập kỷ, các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu máy tính lượng tử. Phần khó khăn là chứng minh rằng một máy tính lượng tử đang thực sự thực hiện các phép tính lượng tử.
Lý do cho điều này là trong một hệ thống lượng tử, hành động nhận thức thông tin khi nó đang được truyền đi sẽ làm thay đổi bản chất của dữ liệu đó.
Do cấu trúc tuyến tính của máy tính thông thường, một chiến lược xử lý khác đã được tạo ra. Do lượng dữ liệu lớn và sự phức tạp của các vấn đề, các máy tính truyền thống gặp khó khăn trong việc xử lý chúng, điều này khiến người tiêu dùng nhận được phản hồi chậm.
Để nâng cao thời gian phản ứng và bảo tồn băng thông, tính toán biên và tính toán lượng tử sau đó được sử dụng. Tuy nhiên, sự khác biệt của chúng với nhau là đáng kể.
- Trái ngược với Tính toán lượng tử, bắt đầu vào năm 1980, điện toán biên có từ những năm 1990.
- Tính toán trên biên được thực hiện bằng cách tiếp cận điện toán phân tán. Các tính năng tích hợp của trạng thái lượng tử, chẳng hạn như chồng chất, giao thoa và vướng víu, được sử dụng trong tính toán lượng tử để thực hiện các phép tính.
- Trái ngược với điện toán lượng tử, vốn không phải là một loại điện toán tự thân, điện toán biên là sự phát triển của điện toán đám mây.
- Điện toán biên ưu tiên thông tin chi tiết theo hướng dữ liệu, phản hồi nhanh và trải nghiệm người dùng tích cực. Mặt khác, điện toán lượng tử tập trung vào phân tích dữ liệu và đưa ra các giải pháp tốt nhất.
- Trong khi điện toán lượng tử được sử dụng trong các lĩnh vực như nghiên cứu và hóa học tính toán, thì tính toán biên được sử dụng trong IoT và IoT công nghiệp.
Kết luận
Một chiến lược xử lý thay thế đã được đưa ra do cấu trúc tuyến tính khá rõ ràng của máy tính thông thường.
Độ phức tạp và khối lượng dữ liệu ngày càng tăng, khiến cho các máy tính thông thường khó xử lý hơn, điều này gây ra thời gian phản hồi chậm và trải nghiệm người dùng không tốt.
Sau đó, tính toán biên và điện toán lượng tử được sử dụng để có thời gian phản ứng nhanh hơn và tiết kiệm băng thông. Nhưng chúng khác nhau rất nhiều ở những điểm quan trọng.
Một phương pháp tính toán phân tán được gọi là tính toán biên giữ cho quá trình xử lý và lưu trữ dữ liệu gần với các nguồn dữ liệu. Nó được cho là đã được phát triển để cải thiện thời gian phản ứng và tiết kiệm băng thông.
Các thuật ngữ “IoT” và “edge” thường được sử dụng thay thế cho nhau. Mặt khác, IoT trong điện toán biên là một khái niệm trừu tượng.
Một loại tính toán được gọi là điện toán lượng tử sử dụng các đặc tính chồng chất, giao thoa và vướng víu của các trạng thái lượng tử.
Trong khi phát triển để tính toán nhanh hơn, máy tính lượng tử có thể không giải quyết được mọi khó khăn. Tuy nhiên, nó sẽ thực hiện việc phân tích số nguyên nhanh hơn so với các máy tính truyền thống. Tuy nhiên, nó có khả năng hơn nhiều so với các máy tính thông thường.
Bình luận