Dall’azienda alla Smart City: l’evoluzione di Cloud, Edge e Fog Computing

I modelli di elaborazione e conservazione dei dati in azienda, in poco più di una decina d’anni si sono evoluti, passando dal modello “On Premise” delle limitate realtà aziendali al Cloud e all’Edge – Fog Computing delle Smart Cities.

Il business computing: dal modello “On Premise” al “Cloud Computing”

Nel secolo scorso, il business computing tradizionale, cioè l’elaborazione e conservazione dei dati aziendali, si sviluppava esclusivamente all’interno del perimetro dell’Organizzazione. Tutte le entità (gli utenti) che producevano o raccoglievano dati, li trasmettevano, per l’elaborazione e la conservazione, dal loro dispositivo (endpoint) ad un server, attraverso una rete LAN interna alla realtà aziendale.

Tutto si svolgeva “on-premise” (in sede), cioè “tra le mura” dell’impresa.Ovviamente i costi per scalare il business, cioè per espandere le risorse hardware e software, erano molto elevati.

Quindi, poco più di 10 anni fa, ha cominciato a diffondersi un nuovo paradigma: quello del Cloud Computing.

Grandi Players si sono dotati di rilevanti risorse hardware e software, mettendole a disposizione del mercato sotto forma di servizi. Da allora ogni organizzazione o entità può ottenere, dai Cloud Providers, risorse scalabili dinamicamente e virtualizzate, che sono fornite “come servizi”, tramite Internet. Così, è possibile ottenere un’infrastruttura (IaaS: Infrastructure as a Service), una piattaforma (PaaS: Platform as a service) fino ad una soluzione software (SaaS: Software as a Service).

Tutto dipende dagli elementi di stack (pila) gestiti dal Cloud Provider (dalla rete allo storage, ai server, fino ad arrivare ai dati e alle applicazioni). Nel caso del SaaS, ad esempio, come si vede nella figura seguente, gli elementi di stack sono tutti integralmente gestiti dal Cloud Provider.

Questo nuovo paradigma ha evidentemente comportato un grande abbattimento dei costi delle aziende. Queste, oggi, grazie al Cloud, possono calibrare, in modo dinamico e flessibile, il loro fabbisogno di risorse di elaborazione e conservazione dei dati agli obiettivi di business.  In breve: tanta efficienza e sostenibilità con risparmio sui costi e con scalabilità illimitata e alta disponibilità.

L’Internet delle Cose

Il Cloud computing ha favorito anche l’evoluzione dell’IoT, l’Internet delle Cose. Questa espressione sta ad indicare gli oggetti intelligenti connessi ad Internet per produrre dati che sono funzionali allo sviluppo di processi di produzione di beni e servizi. Si tratta di dispositivi di varia natura, dotati di sensori in grado di raccogliere e produrre dati da trasmettere ai data center virtualizzati su Cloud, per la successiva elaborazione e conservazione.

Cloud ed IoT hanno rappresentato i giusti presupposti per la costruzione di una Smart City, un contesto urbano nel quale i servizi pubblici possono essere erogati ai cittadini in modo intelligente, cioè in stretta aderenza alle effettive esigenze di ciascuno.

I Big Data

Negli ultimi anni, il numero di oggetti connessi alla rete ed il volume di dati generati e trattati è aumentato in modo straordinario tanto da determinare il fenomeno dei Big Data. Si tratta, secondo una famosa definizione di Gartner, di una quantità di dati dal volume, dalla velocità e dalla varietà tanto elevate da richiedere innovative e convenienti forme di elaborazione, al fine di potenziare la comprensione, i processi decisionali e l’automazione dei processi.

L’impatto sull’efficienza operativa in una Smart City

In sintesi, nello scenario descritto vi è un universo di dati, in continua, frenetica, espansione, che devono essere:

• trasmessi sulle reti, le quali hanno una larghezza di banda limitata;
• elaborati e conservati sui data center che hanno una capacità di storage definita.

La larghezza di banda è la quantità di dati che una rete può trasportare nel tempo ed è solitamente espressa in bit al secondo. Rilevante è anche la latenza, cioè il tempo necessario per inviare dati tra due punti su una rete.Semplificando, è come se un numero sempre più elevato di autovetture dovesse percorrere delle autostrade per convergere in un unico luogo ove vi sia una limitata disponibilità di parcheggi. Quindi in una Smart City, il sempre più elevato volume di dati coinvolto può causare alti livelli di congestione determinando ritardi o nei casi più gravi anche interruzioni delle trasmissioni/comunicazioni, con pesanti ricadute in termini di efficienza operativa.

L’Edge ed il Fog Computing

La necessità di trovare una soluzione ai problemi di congestione dei Big Data ha creato le condizioni per l’introduzione di un nuovo paradigma: l’Edge Computing (letteralmente: elaborazione sul bordo, sul perimetro). Consiste nell’implementare risorse di elaborazione ed archiviazione nel luogo ove vengono prodotti e raccolti i dati, cioè sul bordo, sul perimetro della Rete.

I dati vengono così processati nello stesso posto in cui vengono prodotti e non vengono più trasmessi al data center. Si risolvono, così, in radice tutti i problemi connessi alla larghezza di banda e alla latenza rendendo possibile l’esecuzione di analisi in tempo reale. Gli insights, cioè i risultati dell’elaborazione eseguita sul perimetro possono essere trasmessi ai data center per la revisione umana, l’archiviazione o per analisi più estese.

Le esigenze di funzionamento di una Smart City hanno poi determinato l’evoluzione o, meglio, l’estensione dell’Edge Computing verso il Fog Computing. Questo ulteriore paradigma consiste nel fornire risorse computazionali aggiuntive all’Edge, tanto da svolgere quasi le funzioni di “ponte” con il data center presente nel Cloud. In pratica, con il Fog Computing viene distribuito il carico di lavoro tra più nodi della Rete per rendere possibile l’utilizzo delle applicazioni che tipicamente vengono utilizzate in una Smart City e che richiedono un equilibrio tra bassa latenza ed elevata larghezza di banda. Sono, ad esempio, le applicazioni necessarie a far funzionare i veicoli a guida autonoma o i devices per l’assistenza sanitaria.

È quindi agevole capire perché Edge e Fog Computing hanno molte applicazioni pratiche nell’ambito delle Smart City ed assumeranno sempre più importanza nello sviluppo dei processi di erogazione di servizi ad elevato valore per soddisfare i bisogni dei cittadini.