[論文レビュー] Edge Computing: A Comprehensive Survey of Current Initiatives and a Roadmap for a Sustainable Edge Computing Development

Andrea Hamm, Alexander Willner+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 18, 2019

Green IT and Sustainability参考文献 28被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、現在のエッジコンピューティングイニシアチブの包括的分析を提示し、将来の開発のための持続可能性に焦点を当てたロードマップを提案する。参考アーキテクチャの探求的コンテンツ分析を用いて、通信および産業セクターにおける主なトレンドを同定し、ネットワーク仮想化を主な焦点として特定するとともに、環境的、経済的、社会的持続可能性次元を、エネルギー使用、バイアス、監視、ビジネスモデルの4つの横断的懸念事項と照らし合わせる。

ABSTRACT

Edge Computing is a new distributed Cloud Computing paradigm in which computing and storage capabilities are pushed to the topological edge of a network. However, various standards and implementations are promoted by different initiatives. Lead by a reference architecture model for Edge Computing, current initiatives are analyzed by explorative content analysis. Providing two main contributions to the field, we present, first, how current initiatives are characterized, and second, a roadmap for sustainable Edge Computing relating three dimensions of sustainable development to four cross-concerns of Edge Computing. Findings show that most initiatives are internationally organized software development projects; important branches are currently telecom and industrial sectors; most addressed is the network virtualization layer. The roadmap reveals numerous chances and risks of Edge Computing related to sustainable development; such as the use of renewable energies, biases, new business models, increase and decrease of energy consumption, responsiveness, monitoring and traceability.

研究の動機と目的

• 既存の基準およびプロジェクトの体系的レビューを通じて、エッジコンピューティングイニシアチブの現在の状況を分析すること。
• エッジコンピューティングの採用を牽引する支配的セクターおよび技術レイヤー（例：ネットワーク仮想化）を同定すること。
• 環境的、経済的、社会的次元をエッジコンピューティング開発に統合した持続可能性ロードマップを構築すること。
• エネルギー消費、アルゴリズム的バイアス、監視トレーサビリティなどの横断的懸念事項がエッジシステムの長期的安定性に与える影響を検討すること。
• 政策立案者、業界、研究者による持続可能なエッジコンピューティング展開のための実行可能なインサイトを提供すること。

提案手法

• 主要なエッジコンピューティングイニシアチブからの参考アーキテクチャモデルに対する探求的コンテンツ分析を実施すること。
• 組織的構造、セクターの焦点、技術レイヤー（例：ネットワーク、コンピューティング、ストレージ）別にイニシアチブを分類すること。
• エネルギー使用、バイアス、監視、ビジネスモデルの4つの横断的懸念事項を、環境的、経済的、社会的持続可能性次元の3つにマッピングすること。
• 発見を統合して、持続可能なエッジコンピューティング開発のための構造的ロードマップを構築すること。
• 技術的、経済的、倫理的側面におけるリスクと機会を評価するための多次元フレームワークを用いること。
• 2020年開催の第15回国際Wirtschaftsinformatik会議（15th International Conference on Wirtschaftsinformatik）の発見を活用して、妥当性と文脈化を図ること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 現在のエッジコンピューティングイニシアチブはどのように構造化されており、どのセクターがその開発を主導しているか？
• RQ2 既存のエッジコンピューティングイニシアチブで最も顕著に扱われている技術レイヤー（例：ネットワーク仮想化）は何か？
• RQ3 環境的、経済的、社会的次元におけるエッジコンピューティングの主な持続可能性の課題と機会は何か？
• RQ4 エネルギー消費、アルゴリズム的バイアス、監視トレーサビリティなどの横断的懸念事項は、エッジシステムの長期的安定性にどのように影響を与えるか？
• RQ5 グローバルな持続可能性目標と整合する形で、エッジコンピューティングの持続的発展を導く戦略的ロードマップは何か？

主な発見

• 大多数のエッジコンピューティングイニシアチブは、国際的に調整されたソフトウェア開発プロジェクトであり、主に通信および産業セクターによって推進されている。
• ネットワーク仮想化レイヤーが、イニシアチブ全体で最も頻繁に取り上げられている技術的コンponentであり、インfraストラクチャの柔軟性に注目が集まっていることを示している。
• エネルギー消費の増加がエッジ展開に伴い顕在化する顕著な持続可能性リスクがある一方で、再生可能エネルギー源の活用が機会を提供している。
• アルゴリズム的バイアスおよび意思決定プロセスの透明性の欠如は、エッジコンピューティングシステムにおいて主要な倫理的課題を引き起こしている。
• 監視およびトレーサビリティは、特に規制が厳しい産業および医療分野の文脈で、責任の所在とコンプライアンスを確保するために不可欠である。
• 新たなビジネスモデルが登場しているが、規制的および技術的整合性がない限り、その長期的経済的持続可能性は不確かである。