Ile danych produkuje świat i gdzie są przechowywaneCentrum danych. Shutterstock/mkfilm

Starożytni ludzie przechowywali informacje w malowidłach jaskiniowych, najstarsze, jakie znamy, już się skończyły 40,000 lat. Wraz z ewolucją ludzi pojawienie się języków i wynalezienie pisma doprowadziło do przechowywania szczegółowych informacji w różnych formach pisemnych, czego kulminacją było wynalezienie papieru w Chinach wokół I wne.

Najstarsze drukowane książki pojawiły się w Chinach między AD600 i AD900. Książki przez ponad tysiąc lat pozostawały głównym źródłem przechowywania informacji.

W ciągu ostatnich 150 lat ludzie osiągnęli większy rozwój technologiczny niż w ciągu poprzednich 2,000 lat. Prawdopodobnie jednym z najważniejszych osiągnięć w historii ludzkości było wynalezienie elektroniki cyfrowej.

Od czasu odkrycia tranzystora w 1947 i zintegrowanego mikroprocesora w 1956, w naszym społeczeństwie nastąpiła zmiana. W ciągu nieco ponad 50 lat osiągnęliśmy bezprecedensową moc obliczeniową, technologie bezprzewodowe, internet, sztuczną inteligencję oraz postęp w technologiach wyświetlania, komunikacji mobilnej, transporcie, genetyce, medycynie i eksploracji kosmosu.

Co najważniejsze, wprowadzenie cyfrowego przechowywania danych zmieniło również sposób, w jaki produkujemy, przetwarzamy i przechowujemy informacje. Punktem przejściowym był 1996 r., kiedy cyfrowe przechowywanie stało się bardziej opłacalne do przechowywania informacji niż papier.


wewnętrzna grafika subskrypcji


Technologie przechowywania danych cyfrowych są bardzo zróżnicowane. Najbardziej godne uwagi są pamięci magnetyczne (dysk twardy, taśma), dyski optyczne (CD, DVD, Blu-Ray) oraz pamięci półprzewodnikowe (SSD, pendrive). Każdy typ pamięci jest bardziej przydatny w określonych zastosowaniach.

Pamięci półprzewodnikowe są preferowanym wyborem dla przenośnych urządzeń elektronicznych, pamięć optyczna jest wykorzystywana głównie do filmów, oprogramowania i gier, podczas gdy magnetyczne przechowywanie danych pozostaje dominującą technologią przechowywania informacji o dużej pojemności, w tym komputerów osobistych i serwerów danych.

Wszystkie technologie przechowywania danych cyfrowych działają na tych samych zasadach. Bity informacji mogą być przechowywane w dowolnym materiale zawierającym dwa wyróżniające się i przełączalne stany fizyczne. W kodzie binarnym informacje cyfrowe są przechowywane jako jedyne i zerowe, znane również jako bity. Osiem bitów tworzy bajt.

Każdemu stanowi fizycznemu przydzielane jest logiczne zero lub jeden. Im mniejsze są te stany fizyczne, tym więcej bitów można upakować w urządzeniu pamięci masowej. Szerokość bitów cyfrowych wynosi dziś około dziesięciu do 30 nanometrów (miliardowych części metra). Urządzenia te są bardzo złożone, ponieważ opracowanie urządzeń zdolnych do przechowywania informacji na taką skalę wymaga kontrolowania materiałów na poziomie atomowym.

Big Data

Informacja cyfrowa stała się tak głęboko zakorzeniona we wszystkich aspektach naszego życia i społeczeństwa, że ​​niedawny wzrost produkcji informacji wydaje się nie do powstrzymania. Każdego dnia na Ziemi generujemy 500 milionów tweetów, 294 miliardy e-maili, 4 miliony gigabajtów danych z Facebooka, 65 miliardów wiadomości WhatsApp i 720,000 godzin nowych treści dodawanych codziennie w YouTube.

W 2018, całkowita ilość danych utworzonych, przechwyconych, skopiowanych i zużytych na świecie wyniosła 33 zettabajty (ZB) – odpowiednik 33 bilionów gigabajtów. Liczba ta wzrosła do 59 ZB w 2020 r. i przewiduje się, że do 175 r. osiągnie oszałamiające 2025 ZB. Jeden zettabajt to 8,000,000,000,000,000,000,000 XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX XNUMX bitów.

Aby ułatwić sobie wizualizację tych liczb, wyobraźmy sobie, że każdy bit to moneta o wartości 1 funta i grubości około 3 mm (0.1 cala). Jeden ZB złożony ze stosu monet miałby 2,550 lat świetlnych. To może doprowadzić cię do najbliższego układu gwiezdnego, Alfa Centauri, 600 razy. Obecnie każdego roku produkujemy 59 razy więcej danych i szacowaną złożoną stopę wzrostu wynosi około 61%.

Przechowywanie danych

Większość informacji cyfrowych jest przechowywana w trzech rodzajach lokalizacji. Pierwszym z nich jest globalny zbiór tak zwanych punktów końcowych, który obejmuje wszystkie urządzenia Internetu rzeczy, komputery PC, smartfony i wszystkie inne urządzenia do przechowywania informacji. Druga to krawędź, która obejmuje infrastrukturę, taką jak wieże komórkowe, serwery instytucjonalne i biura, takie jak uniwersytety, urzędy rządowe, banki i fabryki. Po trzecie, większość danych jest przechowywana w tak zwanym rdzeniu – tradycyjnych serwerach danych i centrach danych w chmurze.

Jest około 600 hiperskalowych centrów danych – tych z ponad 5,000 serwerów – na świecie. Około 39% z nich znajduje się w Stanach Zjednoczonych, podczas gdy Chiny, Japonia, Wielka Brytania, Niemcy i Australia stanowią około 30% całości.

Największe serwery danych na świecie to China Telecom Data Center w Hohhot w Chinach, które zajmuje 10.7 miliona stóp kwadratowych i Cytadela w Tahoe Reno w stanie Nevada, które zajmuje 7.2 miliona stóp kwadratowych i zużywa 815 megawatów energii.

Aby sprostać stale rosnącemu zapotrzebowaniu na cyfrowe przechowywanie danych, co dwa lata budowanych jest około 100 nowych hiperskalowych centrów danych. Moje ostatnie badanie zbadali te trendy i doszli do wniosku, że przy 50% rocznej stopie wzrostu za około 150 lat liczba bitów cyfrowych osiągnie niemożliwą wartość, przekraczając liczbę wszystkich atomów na Ziemi. O 110 roku od teraz moc potrzebna do podtrzymania tej cyfrowej produkcji przekroczy dzisiejsze całkowite zużycie energii na planecie.Konwersacje

O autorze

Melvina M. Vopsona, starszy wykładowca fizyki, Uniwersytet w Portsmouth

Artykuł został opublikowany ponownie Konwersacje na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.