【假一罚四】农业物联网导论

前 言 2015年是提出边缘计算的“天时”之年。2004年底 ，IBM公司把PC（personal computer，个人计算机） 业务卖给联想公司时，基本上可以认为是云计算时代开 始的一个标志性事件。云计算经过近10年的发展，已经 完全嵌入甚至改变了人们日常生活的方方面面，比如云 存储、云办公服务等。在云计算类公司的加持下，便携 式终端设备逐渐由普通设备转变成一种处理云服务业务 的高速缓存。成功的云计算公司开始思考如何让自己的 云服务业务用户体验更好？下一个新的经济增长点是什 么？这时，边缘计算的提出非常自然地回答了他们的问 题，所以从 2015 年起，很多云计算公司开始关注并投 入边缘计算。 人工智能、万物互联的大力发展，是边缘计算产生 的“地利”因素，让人们开始对万物互联充满憧憬。 随着万物互联时代的到来，网络边缘设备产生的数据量 快速增加，带来了更高的数据传输带宽需求，同时，智 能制造、无人驾驶等众多新型应用也对数据处理的实时 性提出了更高要求，传统云计算模型已经无法有效应对 ，因此，边缘作为提供这种计算和数据保护的*场所 ，应运而生。 除了传统的 IT 行业，边缘计算的兴起也给很多其 他产业带来了巨大的商机。在电信行业，它可以在基站 和边缘服务器上提供增值服务，带来更大的利润。制造 业更是把边缘计算当作是产业升级的法宝，目前有 400 多家企业加入边缘计算联盟就是一个很好的例证。在汽 车行业，以丰田公司为代表，*近也成立了汽车边缘计 算联盟，这是因为他们已经看到边缘计算是下一代智能 驾驶的核心关键技术。此外在医疗、公共安全、电力、 娱乐、教育等领域也都看到了边缘计算带来的优势。 边缘计算在过去三年发展迅猛，在*版基础上, 结合人工智能、车联网、区块链等新型技术及其在边缘 计算平台上的应用和发展，本书编写团队集中力量编写 了本书第二版，希望能帮助有兴趣了解和研究边缘计算 的读者缩短学习的过程，共同推进该领域的更进一步发 展。 本书第二版共9章。第1章介绍边缘计算的概念、起 源及发展历史；第2章对边缘计算的基本概念、模型、 关键技术进行剖析，分析边缘计算与云计算、边缘计算 与大数据之间的关联，探讨边缘计算的优势与面临的挑 战；第3章介绍边缘智能的产生背景和基本定义，梳理 边缘智能生态系统的技术栈；第4章给出基于边缘计算 模型的几种实际应用案例，通过这些案例可以展望边缘 计算在万物互联背景下的研究机遇和应用前景；第5章 从智慧城市、智能汽车、智能家居、个人计算服务、协 同平台等方面，介绍边缘计算的系统平台；第 6 章从 可编程性、程序自动划分、命名规则、数据抽象、服务 管理、数据隐私保护及安全、优化指标、理论基础以及 商业模式等方面，进一步探讨边缘计算的挑战性关键问 题；第7章从边缘计算资源调度的研究方向、主要方式 、卸载模型等介绍边缘环境下资源调度的关键特征；第 8章简述目前新兴的多个边缘计算系统实例，并重点介 绍Cloudlet、ParaDrop、Firework和HydraOne四个有 代表性的边缘计算系统；第9章从安全目标、安全威胁 与挑战、主要安全技术等方面探讨边缘计算的安全，并 从隐私保护、态势感知、设备更新、安全协议等角度， 分析边缘计算为物联网安全带来的新机遇。 本书非常适合作为高等院校计算机、通信、物联网 、信息安全、电子机械相关专业的教学参考书，也可以 作为从事边缘计算的开发人员和科研人员的参考资料。 对于不同需求的读者，可以直奔感兴趣的内容而去。希 望了解边缘计算的概念、本质和发展趋势的读者，可以 重点阅读第1、2章；希望学习边缘计算技术原理的读者 ，可以将重点放在第2、3、4、6、7章；希望从事边缘 计算研发的同仁，可重点阅读第5、6、7、8章；关心边 缘计算安全和隐私问题的读者，可重点阅读第1、9章。 本书*版和第二版的顺利完成离不开中美两国团 队的协同工作和辛勤付出。团队成员为本书的顺利完成 花费了大量的时间和精力，也为本书提供了许多宝贵的 原材料，在此一并表示感谢。*版团队成员包括：中 国团队成员李尤慧子博士（杭州电子科技大学）、任领 美博士（山东科技大学）、陈彦明博士（安徽大学）、 张庆阳博士研究生（安徽大学）、刘伟硕士研究生（安 徽大学）、梁旭硕士研究生（安徽大学）、徐殷硕士研 究生（安徽大学）、张星洲博士研究生（中国科学院计 算技术研究所）、赵梓铭硕士研究生（国防科技大学） 、郭烨婷硕士研究生（国防科技大学）、吴卫硕士研究 生（西安电子科技大学）、白磊博士研究生（西安电子 科技大学）；美国团队成员曹杰博士研究生（美国韦恩 州立大学）、张权博士研究生（美国韦恩州立大学）、 许蓝予博士研究生（美国韦恩州立大学）。第二版中国 团队成员宋纯贺研究员（中国科学院沈阳自动化研究所 ）、彭晓晖副研究员（中国科学院计算技术研究所）、 张星洲博士（中国科学院计算技术研究所）、王一帆博 士（中国科学院计