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本書緊密結合當前邊緣計算領域最新的發展趨勢與研究成果，本著務實具體、詳略得當、啟發創新的指導思想，系統、全面地介紹了邊緣計算的原理與應用，包括基本概念、架構原理、核心技術、主要研究方向與挑戰，以及多個應用的最新研究進展。本書從計算卸載、服務部署、視頻分析、模型推斷、聯邦學習等應用視角來闡述邊緣計算，可為物聯網、人工智能、工業互聯網、智慧城市、智能制造等領域相關的科研人員和IT從業者提供創新的應用視角，也可作為相關專業高年級本科生和研究生課程的教材。

本書本著務實具體、詳略得當、啟發創新的指導思想，主要特色如下：
?全方位系統性介紹了邊緣計算的原理。
?深入剖析了邊緣計算相關的應用研究問題，通過給出各個問題的本質分析與思考，能夠幫助讀者更好地構建對邊緣計算的認識。
?引入了當前最新研究進展，使讀者更為深入、透徹地理解邊緣計算。

前言·Preface
近幾年，邊緣計算在學術界和工業界受到廣泛關注。邊緣計算已延伸到我們日常生活的各個方面，支撐了智慧城市、智能安防、智慧交通等各種應用場景，很好地滿足了生命健康、工業互聯、國家基建等領域的迫切需求，是對未來具有深遠影響的技術方向之一。
本書緊密結合當前邊緣計算領域最新的發展趨勢與研究成果，本著務實具體、詳略得當、啟發創新的指導思想，系統、全面地介紹了邊緣計算的原理與應用，包括基本概念、架構原理、核心技術、主要研究方向與挑戰，以及多個應用的最新研究進展。撰寫本書時最艱難的選擇，在于選擇哪些應用視角來講述邊緣計算。最終，我們選擇了計算卸載、服務部署、視頻分析、模型推斷、聯邦學習等熱門應用進行闡述。
本書的特點主要表現在如下幾個方面：
全方位系統性介紹了邊緣計算的原理。
深入剖析了邊緣計算相關的應用研究問題，通過給出對各個問題的本質分析與思考，幫助讀者更好地構建對邊緣計算的認識。
引入了當前最新研究進展，使讀者更深入、透徹地理解邊緣計算。
本書可為物聯網、人工智能、工業互聯網、智慧城市、智能制造等領域相關的科研人員和IT從業者提供創新的應用視角，也可作為相關專業高年級本科生和研究生課程的教材。
本書由南京大學計算機軟件新技術國家重點實驗室組織編寫，南京大學的研究生陳寧、陳彧、朱安東、施霄航、閆煜婷、馬志、屠成鴻、單明慧、程方文、程珂、陸熠晨、魏世亨、蘇堯以及已畢業的研究生金熠波、張帥和陳智麒為本書的編寫提供了大力協助與支持，在此對他們的辛勤付出表示深深的感謝。感謝家人們對作者們的長久支持。
由于作者水平有限，書中錯誤在所難免，殷切希望讀者批評指正。

張勝　錢柱中　梁瑜　陸桑璐
2022年11月

張勝，博士，南京大學副教授，博士生導師。主要研究方向為分布式計算與網絡，具體包括邊緣計算、邊緣智能、云計算等。發表論文90余篇，包括JSAC、TON、TMC、TPDS、TC、MobiHoc、INFOCOM、ICDCS等國際一流期刊/會議。主持和參與國家自然科學基金面上和青年項目、江蘇省自然科學基金面上項目、國家重點研發項目課題、國家自然科學基金重點項目等十余個項目。兩次獲得中國計算機學會-騰訊犀牛鳥項目資助。

Contents·目錄
推薦序
前言
第1章　邊緣計算概述　　1
1.1　邊緣計算的概念　　1
1.2　邊緣計算的主要特點　　2
1.3　邊緣計算的架構　　3
1.4　邊緣計算的核心技術　　8
1.5　邊緣計算的歷史與現狀　　13
1.6　邊緣計算的發展趨勢　　17
1.7　本章小結　　18
思考題　　19
參考文獻　　19
第2章　邊緣計算架構原理　　21
2.1　邊緣計算架構概述　　21
2.2　邊緣計算架構要素　　24
2.3　邊緣計算總體架構　　27
2.4　邊緣計算軟件架構　　35
2.5　開源框架　　39
2.6　本章小結　　43
思考題　　43
參考文獻　　44
第3章　邊緣計算核心技術　　46
3.1　異構計算技術　　46
3.2　虛擬化技術　　49
3.3　軟件定義網絡技術　　50
3.4　無線傳輸技術　　52
3.5　微服務架構技術　　63
3.6　其他有關技術　　65
3.7　本章小結　　66
思考題　　66
參考文獻　　66
第4章　主要研究方向與挑戰　　68
4.1　計算卸載　　69
4.2　服務部署　　73
4.3　邊緣智能　　75
4.4　面向邊緣計算的視頻分析　　81
4.5　方法論和關鍵詞　　85
4.6　本章小結　　87
思考題　　89
參考文獻　　90
第5章　邊緣計算與人工智能　　94
5.1　智能邊緣　　94
5.2　邊緣智能　　98
5.3　面向邊緣計算的機器學習框架　　104
5.4　本章小結　　113
思考題　　113
參考文獻　　113
第6章　邊緣計算中的安全與隱私保護　　116
6.1　邊緣計算安全　　117
6.2　硬件安全技術　　122
6.3　軟件安全技術　　132
6.4　本章小結　　138
思考題　　138
參考文獻　　138
第7章　邊緣計算建模與仿真　　140
7.1　面向邊緣計算的仿真建模工具概述　　140
7.2　CloudSim：一個面向云計算環境的建模與仿真工具包　　145
7.3　iFogSim：一個面向邊緣計算環境的建模與仿真工具包　　148
7.4　iFogSim2：一個拓展的iFogSim模擬器　　156
7.5　本章小結　　160
思考題　　160
參考文獻　　161
第8章　邊緣計算卸載技術研究　　163
8.1　計算任務卸載概述　　164
8.2　任務卸載場景　　171
8.3　應用案例分析　　176
8.4　本章小結　　182
思考題　　182
參考文獻　　182
第9章　邊緣服務部署技術研究　　186
9.1　概述　　186
9.2　基礎架構模型　　 187
9.3　應用模型與部署模式　　188
9.4　服務部署方案　　189
9.5　優化策略　　191
9.6　應用案例分析　　194
9.7　本章小結　　199
思考題　　200
參考文獻　　200
第10章　面向視頻分析的邊緣資源分配技術研究　　203
10.1　概述　　203
10.2　視頻分析應用　　204
10.3　視頻分析系統介紹及性能分析　　208
10.4　應用案例分析　　216
10.5　本章小結　　222
思考題　　223
參考文獻　　223
第11章　面向超分辨率的邊緣調度技術研究　　227
11.1　概述　　227
11.2　超分辨率簡介　　228
11.3　已有超分辨率技術　　230
11.4　邊緣設備上的超分辨率應用　　239
11.5　邊緣服務器上的超分辨率應用　　243
11.6　本章小結　　247
思考題　　247
參考文獻　　248
第12章　基于多邊緣協同的卷積神經網絡推斷加速技術研究　　251
12.1　 卷積神經網絡推斷任務　　252
12.2　基于模型切割的多邊緣協同　　258
12.3　基于數據切割的多邊緣協同　　263
12.4　基于混合切割的多邊緣協同　　269
12.5　其他推斷加速方法　　274
12.6　本章小結　　274
思考題　　275
參考文獻　　275
第13章　基于多臂賭博機的多邊緣選擇決策技術研究　　278
13.1　概述　　278
13.2　多臂賭博機　　279
13.3　基于多臂賭博機的多邊緣選擇決策案例分析　　289
13.4　本章小結　　298
思考題　　299
參考文獻　　299
第14章　面向聯邦學習的邊緣調度技術研究　　302
14.1　概述　　302
14.2　聯邦學習　　303
14.3　面向邊緣的聯邦學習框架分析　　310
14.4　應用案例分析　　317
14.5　本章小結　　321
思考題　　321
參考文獻　　321
第15章　邊緣計算的應用模式　　324
15.1　生命健康　　324
15.2　交通運輸　　328
15.3　智慧電網　　332
15.4　智慧城市　　334
15.5　智能家居　　335
15.6　工業生產　　337
15.7　視頻流應用　　340
15.8　本章小結　　344
思考題　　345
參考文獻　　345