Con el objetivo de resolver los problemas a los que se enfrentan los dispositivos de recursos limitados, la heterogeneidad de la infraestructura y la necesidad de cumplir criterios como rendimiento, resiliencia, seguridad, soberanía de datos y eficiencia energética, el proyecto europeo SovereignEdge.Cognit está desarrollando una plataforma basada en función como servicio (FaaS) para la gestión de aplicaciones perimetrales y la orquestación inteligente. Este enfoque cambiará la forma en que se gestionan las aplicaciones y los servicios, implementado y ejecutado en el continuo del borde de la nube.
El proyecto, liderado por la compañía Opennebula Systems (España), ofrecerá un nuevo paradigma distribuido sin servidor que cambiará la forma en que se procesan las aplicaciones, tanto técnica como conceptualmente, en el continuo del borde de la nube, y un marco adaptativo innovador habilitado para la inteligencia artificial (IA) para el continuo cognitivo del borde de la nube, que proporcionará a las aplicaciones una integración óptima.
Nuevo modelo distribuido sin servidor
El marco Cognit abordará las aplicaciones emergentes de dispositivos móviles y de IoT, que necesitan aumentar sus capacidades para el procesamiento de datos computacionalmente intensivo, utilizando unidades computacionales rápidas, recursos y servicios para propósitos especiales, como GPU, HPC, DB, y conexiones de baja latencia (5G).
De esta forma, el marco permitirá a los desarrolladores de aplicaciones descargar tareas con requisitos de ejecución dinámica en términos de dispositivos de hardware especiales, capacidades de infraestructura, entornos de ejecución específicos, patrones de comunicación, rendimiento de costos, latencia, seguridad y eficiencia energética.
Cognit también estudiará las limitaciones existentes en la descarga de código mediante el desarrollo de un nuevo modelo distribuido sin servidor que, integrado con una plataforma cognitiva de gestión de borde en la nube, facilitará el desarrollo de aplicaciones basadas en borde elásticas y escalables.
Asimismo, el uso de la descarga de código permitirá ejecutar un procesamiento de datos computacional intensivo fuera de los dispositivos, sensores y actuadores de borde. Esto se traduce en una administración de energía más eficiente, menos requisitos de almacenamiento y un mejor rendimiento de las aplicaciones donde los dispositivos pueden no proporcionar las capacidades de aceleración de hardware para aumentar el rendimiento de las regiones críticas de los cálculos.
Este tipo de computación sin servidor es un modelo de ejecución de computación en la nube en el que el proveedor de la nube asigna recursos de la máquina según demanda, cuidando los servidores en nombre de sus clientes.
Arquitectura del marco Cognit
Para conseguir este tipo de funcionamiento, el consorcio del proyecto ha creado una arquitectura que consta de cinco componentes divididos en dos grupos. El primer grupo de componentes está relacionado con el modelo distribuido serverless para el desarrollo de aplicaciones edge.
En este grupo se incluye Device Client, para descargar ejecuciones de funciones en el continuo del borde de la nube y luego realizar diferentes tareas; Serverless Runtime, componente principal de gestión de unidades del marco que permite la ejecución de funciones del dispositivo/aplicación, cargar y transferir datos en un entorno reforzado y seguro; y Provisioning Engine, responsable de gestionar el ciclo de vida del Serverless.
Los dos últimos componentes arquitectónicos se agrupan como parte del módulo Cognitivo Cloud Edge que permite la gestión de los recursos continuos del cloud edge de forma inteligente y adaptativa. Aquí se agrupan el Cloud Edge Manager, responsable de gestionar los recursos heterogéneos y altamente distribuidos del continuo del borde de la nube para programar Serverless Runtimes de acuerdo con los requisitos del dispositivo/aplicaciones; y el Orquestador habilitado para IA, responsable de producir un plan de implementación inicial.
Casos de uso del proyecto SovereignEdge.Cognit
Con el objetivo de validar la solución planteada en el proyecto SovereignEdge.Cognit, el marco Cognit se implementará en cuatro casos de uso: energía, ciudades inteligentes, ciberseguridad y detección de incendios forestales.
Una forma de aplicación del marco es a través de los medidores inteligentes, englobados en el caso de uso de la energía. Este caso de uso se centra en el desarrollo de métodos para monitorizar, predecir y gestionar tanto la producción como el consumo de energía en un entorno determinado como una vivienda y/o en pequeños grupos energéticos.
En el piloto se explorará el escenario del uso de medidores de electricidad inteligentes para optimizar el uso de energía verde local en un contexto doméstico, en el que los consumidores de energía también son productores de energía (prosumidores).
El caso de uso se desarrollará y probará cumpliendo sus objetivos en Polonia. En la mayoría de los lugares polacos, el sistema energético actual es en carbono y está centralizado, lo que significa que sólo hay unos pocos lugares en el país donde se genera energía; la electricidad debe transmitirse a largas distancias a través de la red de transmisión y distribución, lo que genera grandes pérdidas.
En este escenario, los medidores de electricidad inteligentes ejecutarán una serie de aplicaciones de usuario para gestionar importantes electrodomésticos y activos energéticos instalados detrás del medidor, ajustando y optimizando el funcionamiento en tiempo real, según las preferencias del usuario.
Estos aparatos y activos incluyen acumuladores de energía, instalaciones fotovoltaicas, bombas de calor, cargadores de vehículos eléctricos y calefacción por suelo radiante eléctrico. Al dotar a los contadores de electricidad de aplicaciones conectadas a servicios equipados con algoritmos avanzados de toma de decisiones y, en última instancia, a modelos de IA previamente entrenados, se convierten en dispositivos altamente fiables.
Para optimizar el uso de energía verde local, los algoritmos de decisión deben considerar los datos de pronóstico del tiempo y otras predicciones relevantes, por ejemplo, el costo de la energía, el consumo o la producción de energía. Estos servicios son proporcionados por la plataforma externa en la nube de gestión de energía inteligente besmart.energy, que proporciona datos de pronósticos meteorológicos y predicciones sobre el consumo y la producción de energía, así como predicciones de costos de energía.
El proyecto europeo SovereignEdge.Cognit, que comenzó en enero de 2023 y finalizará en diciembre de 2025, dispone de un presupuesto de 5.962.092 euros, íntegramente financiado por el programa de investigación Horizon de la Comisión Europea.
Nueve entidades procedentes de Suecia, España, Bélgica, Polonia, Alemania e Italia componen el consorcio del proyecto. La participación española está representada por las compañías Ikerlan y Aeronaval Construcciones e Instalaciones.