周杰

摘 ?要： 云計(jì)算的發(fā)展使得邊緣計(jì)算引起廣泛關(guān)注。根據(jù)來(lái)源于CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)1078篇文獻(xiàn)的國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)和來(lái)源于Web of Science核心庫(kù)210篇高被引論文的國(guó)外數(shù)據(jù)，利用文獻(xiàn)計(jì)量法、知識(shí)圖譜以及CiteSpace軟件，就文獻(xiàn)量、關(guān)鍵詞及熱點(diǎn)、文獻(xiàn)作者及其所屬機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析。在分析結(jié)果基礎(chǔ)上，做出了總結(jié)與建議，可為推動(dòng)邊緣計(jì)算的理論研究與技術(shù)應(yīng)用提供參考。

關(guān)鍵詞： 邊緣計(jì)算; 5G; 知識(shí)圖譜; 邊云協(xié)同

中圖分類(lèi)號(hào)：TP3;G353.1 ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1006-8228（2021）08-08-04

Review of edge computing technology at home and abroad

Zhou Jie

（Library of Guizhou University， Guiyang， Guizhou 550025， China）

Abstract： Edge computing has attracted wide attention because of the ongoing development of cloud computing. According to the domestic data from 1，078 literatures in CNKI database and the foreign data of 210 high cited papers from Web of Science core database， by using bibliometric analysis， knowledge graph and CiteSpace software， the volume of literature， key words and hot spots， authors and the organizations they affiliated are analyzed. Based on the analysis results， this paper makes a summary and some suggestions， which can provide reference for the theoretical research and technical application of edge computing.

Key words： edge computing; 5G; knowledge graph; cloud and edge collaboration

0 引言

2019年，Gartner報(bào)告認(rèn)為，邊緣計(jì)算邊緣端靠近數(shù)據(jù)源，有目的性的實(shí)現(xiàn)計(jì)算本地化，降低數(shù)據(jù)鏈路流量，提高實(shí)時(shí)處理能力^[1]。國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界針對(duì)其概念，不同的學(xué)者給予了不同的說(shuō)明，如萬(wàn)物互聯(lián)的計(jì)算模型^[2]、未來(lái)顛覆性的計(jì)算思維^[3]、數(shù)字行業(yè)轉(zhuǎn)型的助推劑^[4]、分布式信息技術(shù)架構(gòu)^[5]等，但對(duì)其技術(shù)內(nèi)涵方面的認(rèn)識(shí)卻未有統(tǒng)一見(jiàn)解，針對(duì)此分歧，由多國(guó)共同發(fā)起成立邊緣計(jì)算聯(lián)盟，即邊緣計(jì)算聯(lián)盟（ECC），并發(fā)布邊緣計(jì)算白皮書(shū)，邊緣計(jì)算是在臨近物或數(shù)據(jù)源的網(wǎng)絡(luò)邊緣端，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)計(jì)算、開(kāi)放存儲(chǔ)核心功能的應(yīng)用平臺(tái)，就近為邊緣端用戶(hù)提供相關(guān)智能服務(wù)，并滿(mǎn)足各領(lǐng)域在實(shí)時(shí)處理、數(shù)據(jù)優(yōu)化、協(xié)同聯(lián)接、智能應(yīng)用、安全與隱私保護(hù)等數(shù)字化方面的需求保障。同時(shí)，邊緣計(jì)算旨在分擔(dān)云端處理數(shù)據(jù)的壓力。

目前，針對(duì)邊緣計(jì)算熱點(diǎn)研究方面文獻(xiàn)不多，基于此，本文采用文獻(xiàn)計(jì)量法和知識(shí)圖譜，對(duì)檢索到的國(guó)內(nèi)外邊緣計(jì)算相關(guān)研究的文獻(xiàn)進(jìn)行深入的分析，從文獻(xiàn)發(fā)文量、關(guān)鍵詞與作者方面，運(yùn)用CiteSpace對(duì)其分析，構(gòu)建知識(shí)圖譜。并對(duì)比國(guó)內(nèi)外的分析結(jié)果，以探求邊緣計(jì)算的研究現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn)。

1 研究基礎(chǔ)

1.1 研究工具

知識(shí)圖譜是利用可視化技術(shù)展現(xiàn)知識(shí)資源與其之間的關(guān)系，是文獻(xiàn)計(jì)量分析結(jié)果呈現(xiàn)的有利工具。2004年來(lái)自美國(guó)德雷塞爾大學(xué)的陳超美教授在庫(kù)恩科學(xué)結(jié)構(gòu)演進(jìn)的啟發(fā)下，使用JAVA開(kāi)發(fā)了CiteSpace，一款可視化的文獻(xiàn)分析工具^[6]。CiteSpace工具可實(shí)現(xiàn)對(duì)文獻(xiàn)作者、機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵字、文獻(xiàn)被引等操作;本文選擇CiteSpace的5.0.R7版、并利用該版中的Data菜單欄對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

對(duì)于國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)，以CNKI為來(lái)源數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用其高級(jí)檢索模塊，以“邊緣計(jì)算”為關(guān)鍵詞，精確檢索，時(shí)間為2016.1.1-2020.12.31（為符合CiteSpace時(shí)間片設(shè)置，以下內(nèi)容統(tǒng)稱(chēng)為2016-2020年），共檢索出1078條中文文獻(xiàn)。而對(duì)于國(guó)外數(shù)據(jù)，以Web of science核心庫(kù)高被引文獻(xiàn)為對(duì)象，以“Edge Computing”為主題，選取時(shí)間2016-2020年，并通過(guò)“Remove duplicates”進(jìn)行去重，共獲得高被引論文210篇。

2 國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算研究結(jié)果分析

2.1文獻(xiàn)量分析

國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)通過(guò)CNKI獲取，對(duì)檢索出的文獻(xiàn)，以不同年份利用圖表將其展示出來(lái)，如圖1所示

從圖1可以發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)對(duì)于邊緣計(jì)算的研究分三個(gè)階段，第一階段是2016-2017年，該階段邊緣計(jì)算開(kāi)始被相關(guān)學(xué)者、企業(yè)所關(guān)注，但并沒(méi)有進(jìn)行深入探討，因邊緣計(jì)算在理論體系、模型、機(jī)制等方面沒(méi)有統(tǒng)一的方案;更因該年度云計(jì)算是研究的重點(diǎn)，注重云端，而忽略了邊緣端。第二階段2017-2018年，這一階段，對(duì)于邊緣計(jì)算的研究處于上升期，由于云計(jì)算暴露出的問(wèn)題，如云端數(shù)據(jù)處理壓力大，網(wǎng)絡(luò)延遲等，使得專(zhuān)家學(xué)者逐漸開(kāi)始從云端轉(zhuǎn)向邊緣端，文獻(xiàn)量也明顯增加。第三階段2018-2020年，該階段對(duì)于邊緣計(jì)算的研究明顯處于激增狀態(tài)，這是由多方原因引起。首先，云端研究遭遇瓶頸，如網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)處理能力壓力大等;其次，2019年IOT、CPS、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)得到了飛速發(fā)展，使得更多邊緣設(shè)備接入到互聯(lián)網(wǎng)中，這也使得對(duì)邊緣計(jì)算的關(guān)注不斷提高。另外，從圖1可以看出，2018-2020年發(fā)文量較高，這是因?yàn)樵撃甓认嚓P(guān)企業(yè)、機(jī)構(gòu)開(kāi)始進(jìn)入到邊緣計(jì)算領(lǐng)域，如華為、中科院、中信院、騰訊、阿里、百度等，并成立了相關(guān)組織，旨在通過(guò)會(huì)議、資金的投入加大對(duì)邊緣計(jì)算領(lǐng)域的研究，這直接助推了邊緣計(jì)算的發(fā)展。

2.2 關(guān)鍵詞及熱點(diǎn)分析

本文利用CiteSpace對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行關(guān)鍵詞分析，設(shè)置時(shí)間為2016-2020年，時(shí)間間隔1年;聚類(lèi)詞來(lái)源（term source）為作者、摘要、關(guān)鍵詞、補(bǔ)充關(guān)鍵詞（keywords plus）;節(jié)點(diǎn)類(lèi)型為關(guān)鍵詞（keyword）;選擇標(biāo)準(zhǔn)為top50，top10%，最終生成關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜。

國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算中，出現(xiàn)頻次相對(duì)較高的有“邊緣計(jì)算”、“物聯(lián)網(wǎng)”、“云計(jì)算”、“5G”、“人工智能”、“工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”等概念。根據(jù)中心性定義可知，文獻(xiàn)關(guān)鍵詞中心性越高，說(shuō)明該關(guān)鍵詞在該領(lǐng)域越重要。關(guān)鍵詞中心性較高的有云計(jì)算、邊緣計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、5G。其中云計(jì)算的中心性最高，云計(jì)算是將云端的數(shù)據(jù)處理量分擔(dān)到邊緣端，這表明邊緣計(jì)算并沒(méi)有擺脫云，說(shuō)明云計(jì)算在數(shù)據(jù)時(shí)代依然占據(jù)著重要的位置。物聯(lián)網(wǎng)、5G、人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依靠邊緣端，對(duì)邊緣端數(shù)據(jù)計(jì)算能力的提高，也就助推了這四領(lǐng)域的發(fā)展。而2020年主要有“云平臺(tái)”、“AI”以及不同的企業(yè)、運(yùn)營(yíng)商，如阿里、中國(guó)聯(lián)通等。分析可發(fā)現(xiàn)，隨著邊緣計(jì)算基礎(chǔ)理論、架構(gòu)、相關(guān)技術(shù)等不斷完善，使得邊緣計(jì)算越來(lái)越受到重視，開(kāi)始被應(yīng)用于各行各業(yè)中。

2.3 文獻(xiàn)作者機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)分析

本文利用NoteExpress文獻(xiàn)管理軟件中的統(tǒng)計(jì)分析選取發(fā)文量前50的作者進(jìn)行分析，得出國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算研究作者發(fā)文數(shù)。同時(shí)根據(jù)對(duì)部分機(jī)構(gòu)的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，邊緣計(jì)算聯(lián)盟關(guān)于邊緣計(jì)算研究成果較多，其中邊緣計(jì)算聯(lián)盟發(fā)表了多個(gè)白皮書(shū)，對(duì)邊緣計(jì)算的特點(diǎn)、概念模型、參考架構(gòu)等進(jìn)行了介紹^[7-8]，也給后期研究的學(xué)者、機(jī)構(gòu)提供了一定的指導(dǎo)。另外華為邊緣計(jì)算聯(lián)盟的成員，史揚(yáng)學(xué)者分別在《電氣時(shí)代》等期刊上發(fā)表了相關(guān)文章，這充分說(shuō)明邊緣計(jì)算聯(lián)盟自2016年成立以來(lái)，對(duì)邊緣計(jì)算的研究一直處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的地位。另外來(lái)自貝加萊的宋華振學(xué)者，主要關(guān)注的是智能制造方面的邊緣計(jì)算研究^[9-10]。雖然較多的學(xué)者、機(jī)構(gòu)投入到邊緣計(jì)算的研究中，但是研究?jī)?nèi)容及時(shí)點(diǎn)比較分散，這說(shuō)明各機(jī)構(gòu)以及學(xué)者之間的交流合作并不多，長(zhǎng)久下來(lái)，這將導(dǎo)致邊緣計(jì)算關(guān)注度下降，影響邊緣計(jì)算的發(fā)展。

3 國(guó)外邊緣計(jì)算研究結(jié)果分析

3.1 邊緣計(jì)算文獻(xiàn)量分析

國(guó)外文獻(xiàn)來(lái)源于Web of science高被引文獻(xiàn)，選取時(shí)間為近五年，其文獻(xiàn)發(fā)文量趨勢(shì)如圖2所示。

從圖2中可知，國(guó)外對(duì)邊緣計(jì)算的關(guān)注度明顯高于國(guó)內(nèi)，尤其是2017-2019年期間，對(duì)邊緣計(jì)算的研究處于激增狀態(tài)，這種狀態(tài)是因?yàn)檫吘売?jì)算研究思想來(lái)源于國(guó)外，國(guó)外更早的掌握了邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí)和核心架構(gòu)。另外，國(guó)外云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的成熟，引導(dǎo)了邊緣計(jì)算的發(fā)展。從發(fā)文量的增長(zhǎng)趨勢(shì)來(lái)看，邊緣計(jì)算仍然會(huì)是國(guó)外未來(lái)一段時(shí)間研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。

3.2 關(guān)鍵詞及熱點(diǎn)分析

為了保證國(guó)內(nèi)外分析結(jié)果對(duì)比的準(zhǔn)確性，針對(duì)國(guó)外邊緣計(jì)算的關(guān)鍵詞分析，采用的研究方式，閾值的相關(guān)設(shè)置與國(guó)內(nèi)研究一致。最終生成關(guān)鍵詞知識(shí)圖譜。

國(guó)外邊緣計(jì)算研究中，關(guān)鍵詞較高的有“Mobileedge computing”、“Edgecomputing”、“5G”。其中較高的是移動(dòng)邊緣計(jì)算（Mobileedge computing），移動(dòng)邊緣計(jì)算是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的支撐下，注重對(duì)移動(dòng)邊緣端的研究，這與先進(jìn)的移動(dòng)網(wǎng)路技術(shù)是分不開(kāi)的。其次是邊緣計(jì)算，霧計(jì)算，而霧計(jì)算的高頻使用，也說(shuō)明了國(guó)外已經(jīng)從邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)上，拓寬了邊緣計(jì)算的研究領(lǐng)域。

國(guó)外邊緣計(jì)算高頻關(guān)鍵詞中心性較高的有“Mobileedge computing”、“Edgecomputing”、“l(fā)earning”。對(duì)比國(guó)內(nèi)外的中心性發(fā)現(xiàn)，對(duì)于邊緣計(jì)算的重視，國(guó)內(nèi)明顯高于國(guó)外。同時(shí)，國(guó)內(nèi)比國(guó)外更加重視對(duì)邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)的擴(kuò)展，這與國(guó)家政策有關(guān)，如，2016年7月，國(guó)務(wù)院發(fā)布《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》，旨在提高物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，助力設(shè)備智能化發(fā)展;2017年6月，工信部發(fā)布《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IOT）建設(shè)發(fā)展的通知》，全面推進(jìn)建設(shè)低功耗、寬領(lǐng)域的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);2020年將諸如5G、物聯(lián)網(wǎng)等一批新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)納入到政府工作報(bào)告中。

國(guó)外的研究，相比于國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算關(guān)鍵詞時(shí)序圖譜所呈現(xiàn)的突變?cè)~，內(nèi)容上大同小異，但在時(shí)間分布上明顯不同，關(guān)鍵詞與國(guó)內(nèi)基本持平，但其研究時(shí)間明顯長(zhǎng)于國(guó)內(nèi)。如“edge computing”，“edge computing environment”分別出現(xiàn)在不同的年份，但仍然是針對(duì)邊緣計(jì)算展開(kāi)的深入研究。這說(shuō)明，國(guó)外更加重視基礎(chǔ)理論研究。另外，從研究趨勢(shì)上，國(guó)外在產(chǎn)業(yè)應(yīng)用廣度、深度方面明顯低于國(guó)內(nèi)。如國(guó)內(nèi)在邊緣計(jì)算研究初期就開(kāi)始研究5G技術(shù)，畢竟5G是未來(lái)邊緣計(jì)算發(fā)展的支撐網(wǎng)絡(luò)。

3.3 文獻(xiàn)作者分析

針對(duì)國(guó)外邊緣計(jì)算研究的相關(guān)作者，選取Cited Author為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，得出發(fā)文作者知識(shí)圖譜。國(guó)外單個(gè)作者的發(fā)文量明顯高于國(guó)內(nèi)，如ZHANG YAN、ANSARI NIRWAN學(xué)者分別在《Internet of Things Journal》上發(fā)表過(guò)Energy-Effcient Admisiion of Delay-Sensitive Tasks for Mobile Edge Computing、Mobile Edge Computing：A Survey、Edge computing Aware Noma for 5G Networks等多篇文獻(xiàn)，探討邊緣計(jì)算、移動(dòng)邊緣計(jì)算的基礎(chǔ)理論與5G等應(yīng)用領(lǐng)域知識(shí)^[11-13]。國(guó)外單篇文章常常為多個(gè)作者共同完成，這提示我們應(yīng)更加注重邊緣計(jì)算研究機(jī)構(gòu)之間的合作。

4 結(jié)論

本文通過(guò)國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)的對(duì)比，可發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)相關(guān)方面還存在一些問(wèn)題，今后可從以下幾方面加大關(guān)注度。

⑴ 邊緣計(jì)算基礎(chǔ)理論的研究。從國(guó)外文獻(xiàn)關(guān)鍵詞時(shí)序圖譜可發(fā)現(xiàn)，國(guó)外更加注重對(duì)邊緣計(jì)算相關(guān)理論的研究，而國(guó)內(nèi)這方面比較欠缺，國(guó)內(nèi)將更多的研究?jī)?nèi)容放在了其應(yīng)用之上，但相關(guān)研究成果卻并不是很多，這是邊緣計(jì)算以及相關(guān)技術(shù)理論基礎(chǔ)并不牢固所導(dǎo)致。國(guó)內(nèi)應(yīng)加深邊緣計(jì)算理論研究，形成統(tǒng)一的理論認(rèn)知體系，促進(jìn)邊緣計(jì)算及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

⑵ 立足自身產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，拓寬邊緣計(jì)算領(lǐng)域研究。國(guó)內(nèi)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)已然趕上國(guó)外水平，甚至是超過(guò)了國(guó)外。以國(guó)內(nèi)的華為、阿里、騰訊為代表，如，可依托阿里云，發(fā)揮云計(jì)算的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，助推邊緣計(jì)算的發(fā)展，形成云邊協(xié)同的發(fā)展態(tài)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)云邊端三位一體的計(jì)算模式。依托由華為聯(lián)合中科院、中信院、ARM成立的邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，構(gòu)建邊緣計(jì)算產(chǎn)業(yè)合作平臺(tái)，推動(dòng)IOT、人工智能、5G等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

⑶ 加大研究合作力度。相比于國(guó)外來(lái)說(shuō)，國(guó)內(nèi)邊緣計(jì)算相關(guān)研究學(xué)者、機(jī)構(gòu)、企事業(yè)單位缺乏合作。有目的性的合作可挖掘出更多潛在的價(jià)值信息，各研究方在國(guó)家政策下，廣泛開(kāi)展合作，積極探討邊緣計(jì)算領(lǐng)域知識(shí)，如云邊協(xié)同平臺(tái)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題、如何有效應(yīng)對(duì)不同環(huán)境、技術(shù)、產(chǎn)業(yè)的沖擊問(wèn)題、邊緣計(jì)算相關(guān)理論體系的一致性等，問(wèn)題的解決，將使得邊緣計(jì)算向著更加科學(xué)、平穩(wěn)的狀態(tài)發(fā)展。

⑷ 智能時(shí)代對(duì)邊緣端的要求。數(shù)據(jù)密集型范式的形成，加快了智能時(shí)代的到來(lái)。在智能時(shí)代背景下，對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施的要求變得越來(lái)越高，尤其是IOT、CPS的快速發(fā)展，使得越來(lái)越多的智能設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)，促使了設(shè)備需具備計(jì)算的能力。加大對(duì)設(shè)備的建設(shè)，必然需要更多的關(guān)注邊緣計(jì)算、移動(dòng)邊緣計(jì)算領(lǐng)域。

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收稿日期：2021-03-01

基金項(xiàng)目：河北省自然基金項(xiàng)目（F2018210058）; 河北省教育廳青年基金項(xiàng)目（QN2016272）

作者簡(jiǎn)介：周悅（1994-），女，河北人，在讀碩士，主要研究方向：旋轉(zhuǎn)式顯示技術(shù)、三維顯示技術(shù)。

通訊作者：趙正旭（1960-），男，山東人，博士，教授，主要研究方向：遙操作系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和應(yīng)用、數(shù)字孿生。