Дата-центр. Shutterstock / мкфильм

Древние люди хранили информацию в наскальных рисунках, самые старые из известных нам уже давно закончились 40,000 лет. По мере развития людей появление языков и изобретение письма привело к хранению подробной информации в различных письменных формах, что привело к изобретению бумаги в Китае в первый век нашей эры.

Самые старые печатные книги появились в Китае между AD600 и AD900. Более тысячелетия книги оставались основным источником хранения информации.

Люди добились большего технологического развития за последние 150 лет, чем за предыдущие 2,000 лет. Возможно, одним из самых важных событий в истории человечества было изобретение цифровой электроники.

С момента открытия транзистора в 1947 году и встроенного микрочипа в 1956 году в нашем обществе произошел сдвиг. Всего за 50 лет мы достигли беспрецедентной вычислительной мощности, беспроводных технологий, Интернета, искусственного интеллекта и достижений в технологиях отображения, мобильной связи, транспорте, генетике, медицине и освоении космоса.

Что наиболее важно, внедрение цифровых хранилищ данных также изменило способ производства, обработки и хранения информации. Точка перехода наступила в 1996 году, когда цифровое хранилище стало более рентабельный для хранения информации, чем бумага.

Технологии хранения цифровых данных очень разнообразны. Наиболее заметными являются магнитные накопители (HDD, ленты), оптические диски (CD, DVD, Blu-Ray) и полупроводниковые запоминающие устройства (SSD, флэш-накопители). Каждый тип памяти более полезен для определенных приложений.

Полупроводниковые запоминающие устройства являются предпочтительным выбором для портативной электроники, оптические хранилища в основном используются для фильмов, программного обеспечения и игр, в то время как магнитные хранилища данных остаются доминирующей технологией для хранения информации большой емкости, включая персональные компьютеры и серверы данных.

Все технологии хранения цифровых данных работают по одним и тем же принципам. Биты информации могут храниться в любом материале, содержащем два различных и переключаемых физических состояния. В двоичном коде цифровая информация хранится в виде единиц и нулей, также известных как биты. Восемь бит образуют байт.

Каждому физическому состоянию присваивается логический ноль или единица. Чем меньше эти физические состояния, тем больше битов можно упаковать в запоминающее устройство. Ширина цифровых битов сегодня составляет от 30 до XNUMX нанометров (миллиардных долей метра). Эти устройства очень сложны, потому что разработка устройств, способных хранить информацию в таком масштабе, требует контроля материалов на атомарном уровне.

Большие Данные

Цифровая информация настолько прочно вошла во все аспекты нашей жизни и общества, что недавний рост производства информации кажется неудержимым. Каждый день на Земле мы генерируем 500 миллионов твитов, 294 миллиарда писем, 4 миллиона гигабайт данных Facebook, 65 миллиардов сообщений WhatsApp и 720,000 часа нового контента, ежедневно добавляемого на YouTube.

В 2018 общий объем данных, созданных, захваченных, скопированных и потребленных в мире, составил 33 зеттабайта (ZB), что эквивалентно 33 триллионам гигабайт. В 59 году эта цифра выросла до 2020ZB и, по прогнозам, к 175 году достигнет ошеломляющих 2025ZB. Один зеттабайт равен 8,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX бит.

Чтобы наглядно представить эти числа, давайте представим, что каждый бит представляет собой монету в 1 фунт стерлингов, которая имеет толщину около 3 мм (0.1 дюйма). Одна ZB, составленная из стопки монет, будет иметь длину 2,550 световых лет. Это может привести вас к ближайшей звездной системе, Альфе Центавра, 600 раз. В настоящее время каждый год мы производим в 59 раз больше данных и предполагаемую совокупную скорость роста. около 61%.

Хранилище данных

Большая часть цифровой информации хранится в трех типах местоположений. Во-первых, это глобальный набор так называемых конечных точек, которые включают все устройства Интернета вещей, ПК, смартфоны и все другие устройства хранения информации. Во-вторых, это край, который включает в себя инфраструктуру, такую ​​как вышки сотовой связи, серверы и офисы учреждений, например университеты, правительственные учреждения, банки и фабрики. В-третьих, большая часть данных хранится в так называемом ядре - традиционных серверах данных и облачных центрах обработки данных.

Есть вокруг 600 гипермасштабируемых дата-центров - имеющие более 5,000 серверов - в мире. Около 39% из них находятся в США, в то время как Китай, Япония, Великобритания, Германия и Австралия составляют около 30% от общего числа.

Крупнейшие серверы данных в мире - это China Telecom Data Center в Хух-Хото, Китай, который занимает 10.7 миллиона квадратных футов и Цитадель в Тахо-Рино, штат Невада, который занимает 7.2 миллиона квадратных футов и потребляет 815 мегаватт электроэнергии.

Чтобы удовлетворить постоянно растущий спрос на хранение цифровых данных, каждые два года строится около 100 новых гипермасштабируемых центров обработки данных. Мое недавнее исследование изучили эти тенденции и пришли к выводу, что при ежегодном росте в 50% примерно через 150 лет количество цифровых битов достигнет невозможного значения, превысив количество всех атомов на Земле. О 110 лет отныне мощность, необходимая для поддержания этого цифрового производства, превысит общее энергопотребление планеты сегодня.

Об авторе

Мелвин М. Вопсон, Старший преподаватель физики, Портсмутский университет

Эта статья переиздана из Беседа под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.