[논문 리뷰] Modern Computing: Vision and Challenges

Sukhpal Singh Gill, Huaming Wu외 23명|arXiv (Cornell University)|2024. 01. 04.

IoT and Edge/Fog Computing인용 수 20

한 줄 요약

이 논문은 현대 컴퓨팅에 대한 미래 지향적 분류체계와 하이프 사이클을 제공하며 고전 모델에서 엣지, 클라우드, 양자 컴퓨팅에 이르는 패러다임 변화, 기술 및 신흥 추세를 분석한다.

ABSTRACT

Over the past six decades, the computing systems field has experienced significant transformations, profoundly impacting society with transformational developments, such as the Internet and the commodification of computing. Underpinned by technological advancements, computer systems, far from being static, have been continuously evolving and adapting to cover multifaceted societal niches. This has led to new paradigms such as cloud, fog, edge computing, and the Internet of Things (IoT), which offer fresh economic and creative opportunities. Nevertheless, this rapid change poses complex research challenges, especially in maximizing potential and enhancing functionality. As such, to maintain an economical level of performance that meets ever-tighter requirements, one must understand the drivers of new model emergence and expansion, and how contemporary challenges differ from past ones. To that end, this article investigates and assesses the factors influencing the evolution of computing systems, covering established systems and architectures as well as newer developments, such as serverless computing, quantum computing, and on-device AI on edge devices. Trends emerge when one traces technological trajectory, which includes the rapid obsolescence of frameworks due to business and technical constraints, a move towards specialized systems and models, and varying approaches to centralized and decentralized control. This comprehensive review of modern computing systems looks ahead to the future of research in the field, highlighting key challenges and emerging trends, and underscoring their importance in cost-effectively driving technological progress.

연구 동기 및 목표

• 현대 컴퓨팅 시스템의 필수 특징과 구성 요소를 확립한다.
• 현대 컴퓨팅 패러다임을 형성한 혁신과 행동 양식을 평가한다.
• 중앙집중형 대 분산형 모델 및 서버리스/엣지/양자 트렌드와 같은 핵심 개발을 식별한다.
• 미래 연구를 안내하기 위한 현대 컴퓨팅 특성의 분류체계와 하이프 사이클을 제안한다.
• 현대 컴퓨팅의 개방형 과제와 비용 효율적 성능 기준을 강조한다.

제안 방법

• 특성(초점/패러다임), 기술/영향 영역, 트렌드/관찰에 따른 현대 컴퓨팅의 새로운 분류체계를 개발한다.
• 현존하는 조사들의 격차 분석을 수행하여 분류체계를 정당화하고 누락된 관점을 식별한다.
• 컴퓨팅을 독립형 vs 네트워크형, 일반형 vs 전문형, 중앙집중형 vs 분산형으로 구분하고 엣지, 포그, 양자 컴퓨팅과 같은 신흥 트렌드를 식별한다.
• 역사적 진화(1960–2023)와 기술적 원동력을 종합하여 패러다임 변화를 추적한다.
• 현대 컴퓨팅 시스템에 대한 하이프 사이클을 도입하여 신흥 트렌드를 부각시킨다.
• 관련 연구를 조사하여 기여의 위치를 정하고 향후 방향을 명확히 한다.

Figure 1: Modern Computing: A Taxonomy

실험 결과

연구 질문

• RQ1 현대 컴퓨팅 시스템의 필수 특징과 구성 요소는 무엇인가?
• RQ2 컴퓨팅 패러다임은 어떻게 진화했고 이 진화에 어떤 기술적 원동력이 영향을 미쳤나(1960–2023)?
• RQ3 독립형 vs 네트워크형, 일반형 vs 전문형, 중앙집중형 vs 분산형 측면과 신흥 트렌드를 포함하여 현대 컴퓨팅을 가장 잘 설명하는 포괄적 분류체계는 무엇인가?
• RQ4 현대 컴퓨팅의 향후 연구를 형성하는 개방형 과제와 비용 효과적인 성능 기준은 무엇인가?
• RQ5 현대 컴퓨팅에서 신흥 트드를 설명하는 하이프 사이클의 성격과 역할은 무엇인가?

주요 결과

• 초기 컴퓨팅에서 현대 컴퓨팅으로의 전환에 대한 간결한 개요를 제공한다.
• 초점/패러다임, 기술/영향 영역, 트렌드/관찰의 세 가지 특성 차원에 따른 현대 컴퓨팅 분류체계를 제공한다.
• 독립형 vs 네트워크형, 일반형 vs 전문형, 중앙집중형 vs 분산형, 컴퓨팅 트렌드, 병렬 vs 순차 방법론을 포함하는 포괄적 분류 프레임워크를 제공한다.
• 지표, 효율성, 사회적 영향, 보안/규정 준수, 경제성/경영을 포함한 영향 및 성능 기준을 식별한다.
• 현대 컴퓨팅 시스템의 신흥 트렌드를 강조하는 하이프 사이클을 도입한다.
• 컴퓨팅 특성의 개방형 과제와 향후 방향을 요약한다.

Figure 2: Hype Cycle for Modern Computing