پادشاهی متحده (United Kingdom) در آستانه یک انقلاب هوش مصنوعی (AI) قرار دارد، موجی که نویدبخش تغییر شکل صنایع، سادهسازی خدمات عمومی و تعریف مجدد زندگی روزمره است. با این حال، مانند هر تغییر فناورانه عمیق، موفقیت آن نه تنها به الگوریتمهای درخشان یا مجموعه دادههای عظیم، بلکه به زیرساختهای زیربنایی - بزرگراههای دیجیتال و نیروگاههایی که پتانسیل AI را به ثمر میرسانند - بستگی دارد. یک گلوگاه حیاتی در حال ظهور است: نیاز به محاسباتی که نه تنها قدرتمند، بلکه فوری باشد. Latos Data Centres از دیدگاهی برای پرداختن به این موضوع حمایت میکند و از نسل جدیدی از زیرساختهای محاسباتی که آن را ‘لبه عصبی’ (neural edge) مینامند، دفاع میکند، که قرار است سنگ بنای آینده مبتنی بر AI در UK باشد.
این مفهوم از یک چالش اساسی ناشی میشود. در حالی که مراکز داده عظیم و متمرکز، موتورهای عصر رایانش ابری (cloud computing) بودهاند، اغلب باعث تأخیر (latency) میشوند - تأخیرهای ذاتی در انتقال دادهها به جلو و عقب در فواصل طولانی. برای بسیاری از برنامههای کاربردی نوظهور AI، به ویژه آنهایی که به تجزیه و تحلیل و پاسخ فوری نیاز دارند، این تأخیر بیش از یک ناراحتی است؛ این یک نقطه شکست حیاتی است. رایانش ‘لبه’ (edge) مرسوم، که برای نزدیکتر کردن پردازش به منبع داده طراحی شده است، اغلب فاقد قدرت محاسباتی محض و معماری تخصصی مورد نیاز برای اجرای مدلهای AI پیچیده و پرمصرفی است که به طور فزایندهای رایج میشوند. ‘لبه عصبی’، همانطور که توسط Latos تصور میشود، نشاندهنده یک تکامل قابل توجه است: امکانات محلی و با چگالی بالا که به طور خاص برای مدیریت حجم کاری سنگین AI بلادرنگ مهندسی شدهاند و به طور مؤثر قابلیتهای ابررایانهای را بسیار نزدیکتر به جایی که بیشترین نیاز به آنها وجود دارد، قرار میدهند.
پر کردن شکاف: چرا پردازش محلی AI برای UK حیاتی است
حرکت به سمت AI پیچیده صرفاً آرمانی نیست؛ بلکه وزن اقتصادی عظیمی دارد. پیشبینیهایی مانند پیشبینی Microsoft مبنی بر اینکه AI میتواند طی دهه آینده 550 میلیارد پوند اضافی به اقتصاد UK تزریق کند، بر پتانسیل تحولآفرین در معرض خطر تأکید میکند. خود دولت نیز قدرت AI را تشخیص داده و جاهطلبیهایی را برای استفاده از آن برای بازنگری خدمات عمومی، افزایش کارایی در خدمات کشوری و تقویت قابلیتهای نیروی انتظامی و امدادگران ترسیم کرده است. با این حال، تحقق این جاهطلبیها بیش از اعلامیههای سیاستی نیاز دارد؛ نیازمند زیرساختی است که قادر به پشتیبانی از دسترسی گسترده و عادلانه به پردازش AI پرسرعت باشد.
محدودیتهای یک مدل کاملاً متمرکز را در نظر بگیرید. تصور کنید ابزارهای تشخیصی حیاتی در بیمارستانها به دادههایی متکی هستند که صدها مایل دورتر برای تجزیه و تحلیل ارسال میشوند، یا وسایل نقلیه خودران که در محیطهای پیچیده شهری با حتی تأخیرهای کسری از ثانیه در تصمیمگیری حرکت میکنند. پارادایم فعلی، اگرچه برای بسیاری از وظایف قدرتمند است، اما زمانی که فوریت غیرقابل مذاکره باشد، با مشکل مواجه میشود. ‘لبه عصبی’ یک تغییر اساسی را پیشنهاد میکند که فراتر از ذخیرهسازی ساده داده یا پردازش اولیه در حاشیه میرود. این مراکز پردازش داده فشرده، اما بسیار قدرتمند را تصور میکند که از نظر جغرافیایی توزیع شدهاند و قادر به اجرای شبکههای عصبی پیچیده و مدلهای یادگیری ماشین به صورت محلی هستند.
ویژگیهای کلیدی که ‘لبه عصبی’ را متمایز میکنند عبارتند از:
- محاسبات با چگالی بالا: این امکانات باید قدرت پردازش قابل توجهی را، که اغلب از سختافزارهای تخصصی مانند GPUs (واحدهای پردازش گرافیکی) یا TPUs (واحدهای پردازش تانسور) استفاده میکنند، در فضاهای نسبتاً کوچک جای دهند.
- تأخیر کم: با کاهش شدید فاصله فیزیکی که دادهها باید برای پردازش طی کنند، لبه عصبی تأخیرها را به حداقل میرساند و پاسخهای تقریباً آنی را که برای برنامههای کاربردی بلادرنگ حیاتی است، امکانپذیر میسازد.
- برق و خنککنندگی پیشرفته: اجرای مدلهای پیچیده AI گرمای قابل توجهی تولید میکند. تأسیسات لبه عصبی به راهحلهای پیشرفته تأمین برق و خنککنندگی نیاز دارند که برای مدیریت کارآمد و قابل اعتماد این حجم کاری سنگین طراحی شدهاند.
- مقیاسپذیری و ماژولار بودن: زیرساخت باید با تقاضای فزاینده سازگار شود. طراحیهای ماژولار امکان افزودن ظرفیت به صورت تدریجی را فراهم میکنند و سرمایهگذاری را با استفاده واقعی هماهنگ میسازند.
- نزدیکی: قرارگیری استراتژیک در نزدیکی مراکز جمعیتی، قطبهای صنعتی یا زیرساختهای حیاتی تضمین میکند که قدرت پردازش دقیقاً در جایی که دادهها تولید میشوند و بینشها مورد نیاز است، در دسترس باشد.
این معماری توزیعشده و با کارایی بالا همان چیزی است که نویدبخش گشودن موج بعدی نوآوری AI در سراسر اقتصاد و جامعه بریتانیا است. این فراتر از محدودیتهای رایانش ابری سنتی و رایانش لبه پایه حرکت میکند و پایهای پاسخگو، انعطافپذیر و قدرتمند برای خدمات مبتنی بر AI ایجاد میکند.
آزادسازی پتانسیل در بخشهای کلیدی
پیامدهای پردازش AI بلادرنگ و به راحتی در دسترس، که توسط شبکههای لبه عصبی تسهیل میشود، عمیق و گسترده است. بخشهای مختلفی قرار است اساساً متحول شوند.
انقلابی در خدمات عمومی
تعهد دولت UK به استفاده از AI برای تحول بخش عمومی، یک توانمندساز قدرتمند در مفهوم لبه عصبی پیدا میکند. فراتر از سادهسازی وظایف اداری، کاربردهای بالقوه گسترده هستند:
- تحول در مراقبتهای بهداشتی: تصور کنید الگوریتمهای AI به پزشکان در تجزیه و تحلیل تصاویر پزشکی (مانند X-rays یا MRIs) به صورت بلادرنگ در کلینیکها یا بیمارستانهای محلی کمک میکنند، که به طور بالقوه منجر به تشخیص سریعتر و برنامههای درمانی میشود. تجزیه و تحلیل پیشبینیکننده، که بر روی سرورهای لبه محلی اجرا میشود، میتواند دادههای بیمار از دستگاههای پوشیدنی را نظارت کند، مشکلات بالقوه سلامتی را قبل از بحرانی شدن شناسایی کند و مداخلات پیشگیرانه را امکانپذیر سازد. واکنش اضطراری میتواند از طریق تجزیه و تحلیل بلادرنگ ترافیک و تخصیص منابع با پشتیبانی AI محلی بهینه شود.
- شهرهای هوشمندتر: گرههای لبه عصبی میتوانند دادههای حسگرها را در سراسر یک شهر پردازش کنند تا جریان ترافیک را به صورت پویا مدیریت کرده، تراکم و آلودگی را کاهش دهند. شبکههای انرژی میتوانند بر اساس الگوهای تقاضای محلی و تولید انرژی تجدیدپذیر به صورت بلادرنگ بهینه شوند. ایمنی عمومی میتواند از طریق تجزیه و تحلیل هوشمند فیلمهای CCTV، شناسایی حوادث بالقوه یا کمک در شرایط اضطراری با هماهنگی واکنش سریعتر - همه به صورت محلی برای سرعت و کارایی پردازش میشوند - افزایش یابد.
- امنیت و اجرای قانون پیشرفته: تجزیه و تحلیل بلادرنگ جریانهای داده، از گذرگاههای مرزی گرفته تا فضاهای عمومی، میتواند به کشف و پیشگیری از تهدید کمک کند. مدلهای پلیسی پیشبینیکننده (که به صورت اخلاقی و مسئولانه استفاده میشوند) میتوانند به تخصیص مؤثرتر منابع کمک کنند. پردازش دادههای حساس به صورت محلی همچنین میتواند نگرانیهای امنیتی و حریم خصوصی مرتبط با انتقال دادههایخام در فواصل طولانی را برطرف کند.
- پیشرفتهای آموزشی: پلتفرمهای یادگیری شخصیسازیشده میتوانند برنامههای درسی و روشهای تدریس را بر اساس پیشرفت و مشارکت دانشآموزان به صورت بلادرنگ تطبیق دهند، که به صورت محلی در مؤسسات آموزشی یا مراکز منطقهای پردازش میشوند تا از پاسخگویی اطمینان حاصل شود.
برای اینکه این برنامههای کاربردی واقعاً مؤثر و عادلانه باشند، مدلهای AI زیربنایی باید به طور یکنواخت در دسترس باشند و با حداقل تأخیر عمل کنند. لبه عصبی ستون فقرات معماری را برای تحقق این چشمانداز فراهم میکند و تضمین میکند که قابلیتهای پیشرفته AI به مراکز مرکزی محدود نمیشوند بلکه به طور مؤثر در سراسر کشور توزیع میشوند.
تقویت و تسریع خدمات مالی
بخش مالی، که در حال حاضر یکی از پذیرندگان قابل توجه AI است، از سرعت و قدرت ارائه شده توسط رایانش لبه عصبی سود زیادی خواهد برد. در حالی که تخمینها نشان میدهد حدود 75٪ از مؤسسات مالی UK در حال حاضر از AI برای کارهایی مانند تجزیه و تحلیل ریسک و کشف تقلب استفاده میکنند، حرکت به سمت قابلیتهای بلادرنگ، مرزهای جدیدی را باز میکند:
- شخصیسازی فوقالعاده: عوامل AI که بر روی زیرساخت لبه اجرا میشوند، میتوانند توصیههای مالی و پیشنهادات محصول واقعاً شخصیسازیشده را به صورت بلادرنگ، بر اساس الگوهای تراکنش فوری و رفتار مالی مشتری، ارائه دهند که بسیار فراتر از قابلیتهای سیستمهای پردازش دستهای فعلی است.
- پیشگیری آنی از تقلب: کشف و مسدود کردن تراکنشهای متقلبانه نیازمند تجزیه و تحلیل در کسری از ثانیه است. پردازش لبه عصبی به مدلهای پیچیده کشف تقلب اجازه میدهد تا نزدیکتر به نقطه تراکنش اجرا شوند و به طور بالقوه فعالیتهای غیرقانونی را قبل از تکمیل متوقف کنند، که محافظت برتری نسبت به سیستمهای متکی به پردازش مرکزی با تأخیرهای ذاتی ارائه میدهد.
- معاملات الگوریتمی و مدیریت ریسک: معاملات با فرکانس بالا به کمترین تأخیر ممکن نیاز دارند. تأسیسات لبه عصبی واقع در نزدیکی بورسهای مالی میتوانند پردازش فوقالعاده سریع مورد نیاز برای اجرای الگوریتمهای پیچیده و مدیریت پرتفوی ریسک در شرایط بازار بلادرنگ را برای معاملهگران فراهم کنند.
- تعامل پیشرفته با مشتری: چتباتها و دستیاران مجازی پیشرفته مجهز به AI، که قادر به درک زمینه و ارائه پشتیبانی پیچیده هستند، میتوانند با پردازش محلی به طور مؤثرتری اجرا شوند و تعاملات روانتر و سریعتر مشتری را بدون تأخیرهای خستهکننده تضمین کنند.
- انطباق سادهشده (RegTech): نظارت بلادرنگ تراکنشها و ارتباطات در برابر الزامات نظارتی پیچیده میتواند به طور کارآمدتری در لبه انجام شود و به مؤسسات کمک کند تا انطباق را به صورت پیشگیرانه حفظ کنند.
در امور مالی، سرعت معادل امنیت و مزیت رقابتی است. کاهش تأخیر از طریق استقرار لبه عصبی فقط یک بهبود تدریجی نیست؛ بلکه یک توانمندساز اساسی برای محصولات مالی نسل بعدی و اقدامات امنیتی است که هم از مؤسسات و هم از مشتریان آنها محافظت میکند.
توانمندسازی برنامههای کاربردی و تجربیات مصرفکننده
زندگی روزمره مصرفکنندگان به طور فزایندهای با AI در هم تنیده شده است، اغلب به روشهایی که برای ایمنی، راحتی و تجربه کاربری بهینه به پردازش فوری نیاز دارند. لبه عصبی برای تحقق پتانسیل کامل این برنامههای کاربردی حیاتی است:
- مراقبتهای بهداشتی پیشبینیکننده و شخصیسازیشده: دستگاههای پوشیدنی به طور مداوم دادههای سلامتی تولید میکنند. پردازش این دادهها به صورت محلی از طریق گرههای لبه عصبی میتواند نظارت بر سلامت بلادرنگ را امکانپذیر سازد و کاربران یا متخصصان پزشکی را فوراً از ناهنجاریها آگاه کند. سیستمهای هوشمندی را تصور کنید که یادآوریهای دارویی را تنظیم میکنند یا تغییرات سبک زندگی را بر اساس بازخورد فیزیولوژیکی فوری پیشنهاد میدهند.
- خانههای واقعاً هوشمند: دستگاههای خانه هوشمند فعلی اغلب به پردازش ابری متکی هستند که منجر به تأخیر میشود (به عنوان مثال، تأخیر بین درخواست از یک بلندگوی هوشمند برای روشن کردن چراغ و روشن شدن واقعی چراغ). رایانش لبه عصبی میتواند پاسخهای تقریباً آنی، ادغام یکپارچه بین دستگاههای مختلف (سیستمهای امنیتی، روشنایی، گرمایش، لوازم خانگی) و اتوماسیون پیچیدهتر بر اساس رفتار ساکنان در زمان واقعی و شرایط محیطی را امکانپذیر سازد، که همگی به صورت ایمن در خانه یا یک گره محله محلی پردازش میشوند.
- وسایل نقلیه خودران: شاید حساسترین برنامه کاربردی مصرفکننده به تأخیر، خودروهای خودران باشند که به تجزیه و تحلیل مداوم و بلادرنگ دادههای حسگر (دوربینها، lidar، radar) برای ناوبری ایمن، شناسایی خطرات و تصمیمگیریهای حیاتی رانندگی در کسری از ثانیه نیاز دارند. اتکای صرف به پردازش ابری از راه دور به دلیل قطعیهای احتمالی ارتباطات و تأخیرهای غیرقابل قبول، غیرعملی است. زیرساخت لبه عصبی، که به طور بالقوه در کنار جاده یا در مراکز منطقهای تعبیه شده است، برای پردازش این حجم عظیم داده به صورت محلی، تضمین ایمنی و قابلیت اطمینان حمل و نقل خودران ضروری است.
- سرگرمیهای فراگیر: تجربیات واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) که به طور یکپارچه دنیای دیجیتال و فیزیکی را ترکیب میکنند، به قدرت پردازش فوقالعاده با حداقل تأخیر نیاز دارند. رایانش لبه عصبی میتواند رندر پیچیده و ردیابی بلادرنگ مورد نیاز برای ایجاد تجربیات فراگیر متقاعدکننده و راحت را مدیریت کند، که مستقیماً بدون تأخیر قابل درک به کاربر تحویل داده میشود.
- خردهفروشی هوشمند: تجزیه و تحلیل بلادرنگ رفتار خریداران در فروشگاهها (با رعایت حریم خصوصی) میتواند قیمتگذاری پویا، پیشنهادات شخصیسازیشده که فوراً به تلفن خریدار تحویل داده میشود، یا سیستمهای پرداخت خودکار که به طور یکپارچه عمل میکنند را امکانپذیر سازد. پردازش لبه به این تعاملات اجازه میدهد تا فوراً اتفاق بیفتند و تجربه مشتری را بهبود بخشند.
برای اینکه این فناوریهای رو به مصرفکننده از تازگی به فراگیری برسند، باید قابل اعتماد، پاسخگو و ایمن باشند. پردازش کمتأخیر و پرقدرت ارائه شده توسط لبه عصبی فقط مطلوب نیست؛ بلکه یک نیاز اساسی برای عملکرد ایمن و مؤثر آنهاست.
Latos Data Centres: معماری لبه عصبی با راهحلهای حجمی
Latos Data Centres با تشخیص نیاز فزاینده به این کلاس جدید از زیرساخت، فعالانه مفهوم ‘مراکز داده حجمی’ (volumetric data centres) خود را به عنوان مسیری عملی برای ایجاد قابلیتهای لبه عصبی UK ترویج میکند. این رویکرد از ساخت و ساز مراکز داده سنتی و در مقیاس بزرگ به سمت راهحلهای چابکتر و سازگارتر حرکت میکند.
ایده اصلی پشت مراکز داده حجمی در ماژولار بودن و چگالی آنها نهفته است. آنها به عنوان واحدهای فشرده و از پیش مهندسی شده طراحی شدهاند که منابع برق، خنککنندگی و محاسباتی را به طور کارآمد ادغام میکنند. این چندین مزیت بالقوه را ارائه میدهد:
- استقرار سریع: در مقایسه با چرخههای طولانی برنامهریزی و ساخت مراکز داده سنتی، واحدهای ماژولار به طور بالقوه میتوانند خارج از سایت تولید و بسیار سریعتر مستقر شوند، که به سازمانها اجازه میدهد سریعتر به تقاضاهای رو به رشد AI پاسخ دهند.
- مقیاسپذیری: کسبوکارها میتوانند با استقرار کوچکتر شروع کنند و با افزایش نیازهای پردازش AI خود، ماژولهای حجمی بیشتری اضافه کنند. این مدل ‘پرداخت به اندازه رشد’ میتواند مقرون به صرفهتر از ساخت تأسیسات بزرگ با سرمایهگذاری اولیه قابل توجه بر اساس پیشبینیهای آینده باشد.
- بهینهسازی شده برای حجم کاری AI: این واحدها به طور خاص برای مدیریت مصرف برق بالا و اتلاف گرمای مشخصه سختافزار محاسباتی متراکم AI مهندسی شدهاند و عملکرد قابل اعتماد را برای کارهای سنگین تضمین میکنند.
- قرارگیری انعطافپذیر: ردپای بالقوه کوچکتر و ماهیت مستقل آنها میتواند امکان استقرار در طیف وسیعتری از مکانها، نزدیکتر به کاربران نهایی یا نقاط خاص مورد نیاز را فراهم کند، که با ماهیت توزیعشده لبه عصبی همسو است.
Andrew Collin، مدیر عامل Latos Data Centres، بر نقش حیاتی این زیرساخت تأکید میکند: “مفهوم ما از ‘لبه عصبی’ برای حمایت از رشد AI در UK حیاتی است. سازمانها تنها زمانی میتوانند به طور کامل از پتانسیل آن بهرهبرداری کنند که فناوری پشت آن فراگیر و سریع شود. هرگونه گلوگاه یا تأخیر غیرضروری میتواند منجر به افزایش خطرات یا از دست رفتن فرصتها شود.” او رویکرد حجمی را به عنوان پاسخی مستقیم به این چالشها مطرح میکند: “نسل جدید مراکز داده حجمی که ما در حال برنامهریزی آن هستیم، این مسائل را برطرف خواهد کرد. آنها نامحسوس، مقرون به صرفه و برای ارائه قدرت محاسباتی برای امکانپذیر ساختن پذیرش انبوه AI طراحی شدهاند.”
این چشمانداز تصویری از آینده چشمانداز دیجیتال UK را ترسیم میکند که با این مراکز پردازش محلی قدرتمند پراکنده شده است و با زیرساختهای ابری موجود برای ایجاد یک اکوسیستم AI پاسخگوتر و توانمندتر همکاری میکند. با این حال، موفقیت چنین رویکردی به غلبه بر چالشهای مربوط به تملک سایت، در دسترس بودن برق، اتصال شبکه و اطمینان از اینکه این تأسیسات توزیعشده میتوانند به طور کارآمد و ایمن مدیریت شوند، بستگی دارد.
پیمایش مسیر پیش رو: اکوسیستم، سرمایهگذاری و آینده
گذار به سمت زیرساخت لبه عصبی صرفاً مربوط به استقرار سختافزار نیست. این شامل تعامل پیچیدهای از فناوری، سرمایهگذاری، سیاست و مهارتها است. صعود سریع AI، که با پیشبینی Accenture مبنی بر اینکه تا سال 2032 افراد ممکن است زمان بیشتری را صرف تعامل با عوامل AI نسبت به برنامههای سنتی کنند، برجسته شده است، تقاضای شتابان برای قدرت محاسباتی زیربنایی را نشان میدهد.
ساختن این آینده نیازمند موارد زیر است:
- نوآوری مستمر سختافزار: پیشرفت در تراشههای مخصوص AI (GPUs، TPUs، پردازندههای نورومورفیک) برای افزایش قدرت پردازش و در عین حال بهبود بهرهوری انرژی مورد نیاز است، که استقرارهای متراکم لبه را امکانپذیرتر میکند.
- بهینهسازی نرمافزار و الگوریتم: خود مدلهای AI باید برای استقرار در دستگاههای لبه بهینه شوند و عملکرد را با محدودیتهای منابع محاسباتی متعادل کنند.
- اتصال شبکه قوی: شبکههای پرسرعت و قابل اعتماد (شامل 5G پیشرفته و 6G آینده) برای اتصال گرههای لبه عصبی به یکدیگر، به کاربران و در صورت لزوم به منابع ابری مرکزی ضروری هستند.
- سرمایهگذاری قابل توجه: استقرار یک شبکه گسترده لبه عصبی به سرمایهگذاری قابل توجهی از سوی بخش خصوصی (مانند Latos) و به طور بالقوه طرحهای عمومی نیاز دارد. برنامه دولت UK برای ترسیم یک استراتژی بلندمدت برای زیرساخت AI، با پشتوانه تعهد سرمایهگذاری 10 ساله در اواخر سال 2025، گامی حیاتی در این راستا است.
- پرداختن به شکافهای مهارتی: مدیریت و توسعه برنامههای کاربردی برای این زیرساخت AI توزیعشده به نیروی کار ماهر در AI، علم داده، مهندسی شبکه و رایانش لبه نیاز دارد.
- پیمایش نگرانیهای اخلاقی و حریم خصوصی: با محلیتر و فراگیرتر شدن پردازش، چارچوبهای قوی برای حریم خصوصی دادهها، امنیت و استقرار اخلاقی AI برای حفظ اعتماد عمومی ضروری است.
‘لبه عصبی’ بیش از یک نوع جدید مرکز داده را نشان میدهد؛ این نشاندهنده یک تغییر پارادایم در چگونگی و مکان انجام محاسبات است. با نزدیکتر کردن پردازش قدرتمند AI به محل عمل، نویدبخش حذف گلوگاههای حیاتی و آزادسازی پتانسیل واقعی AI بلادرنگ در سراسر UK است. در حالی که چالشها باقی است، تلاش هماهنگ شرکتهایی مانند Latos، همراه با تمرکز دولت و پیشرفتهای مداوم فناوری، نشان میدهد که پایههای آینده هوشمند بریتانیا به طور فعال، لبه به لبه قدرتمند، در حال بنا نهادن است.