人类存储数据已有数百万年的历史,从墙壁画、书籍,到近来的超大型数据中心。
技术进步提升了我们创建和存储数据的能力。
地球上每天产生5亿条推文、2940亿封电子邮件和400万GB的Facebook数据。
再过约150年,数字比特的数量将达到一个不可能的数值,超过地球上所有原子的数量。
远古人类将信息存储在洞穴壁画中,目前已知最古老的壁画距今已超过4万年。随着人类进化,语言的出现和文字的发明使详细信息得以以各种书面形式存储,并最终促成了公元一世纪前后纸张在中国的发明。公元一世纪。
已知最古老的印刷书籍出现在中国,时间介于公元600年至公元900年之间。一千多年来,书籍一直是信息存储的主要载体。
人类在过去150年取得的技术进步,超过了之前的2000年。可以说,人类历史上最重要的发展之一是数字电子技术的发明。
自1947年晶体管和1956年集成微芯片问世以来,我们的社会发生了转变。在短短50余年间,我们实现了空前的计算能力、无线技术、互联网、人工智能,以及显示技术、移动通信、交通运输、基因学、医学和太空探索等方面的进步。
最重要的是,数字数据存储的引入也改变了我们生产、处理和存储信息的方式。转折点出现在1996年,当时数字存储在存储信息方面变得更具成本效益,优于纸张。
数字数据存储技术种类繁多。其中最具代表性的包括磁存储(硬盘、磁带)、光盘(CD、DVD、蓝光)和半导体存储器(固态硬盘、闪存盘)。每种存储器都更适用于特定的应用场景。
半导体存储器是便携式电子设备的首选,光存储主要用于电影、软件和游戏,而磁存储仍是大容量信息存储(包括个人电脑和数据服务器)的主导技术。
所有数字数据存储技术都遵循相同的原理。信息比特可以存储在任何具有两种可区分且可切换物理状态的材料中。在二进制代码中,数字信息以1和0的形式存储,也称为比特。八个比特构成一个字节。
每种物理状态都对应一个逻辑0或1。这些物理状态越小,存储设备中可容纳的比特就越多。如今数字比特的宽度约为10至30纳米(十亿分之一米)。这些器件非常复杂,因为要在如此尺度上存储信息,需要在原子层面控制材料。
大数据
数字信息已深深融入我们生活和社会的方方面面,以至于近期信息产量的增长似乎势不可挡。地球上每天产生5亿条推文、2940亿封电子邮件、400万GB的Facebook数据、650亿条WhatsApp消息以及72万小时的YouTube每日新增内容。
2018年,全球创建、捕获、复制和使用的数据总量为33泽字节(ZB),相当于33万亿GB。该数字在2020年增长至59ZB,预计到2025年将达到惊人的175ZB。一泽字节等于8,000,000,000,000,000,000,000比特。
为了帮助直观理解这些数字,设想每个比特都是一枚1英镑硬币,厚度约为3毫米(0.1英寸)。由1ZB的硬币堆叠而成的高度将达2,550光年。这一高度足以往返最近的恒星系统半人马座α星600次。目前,我们每年产生的数据量是这一数值的59倍,估计的复合增长率约为61%。
数据存储
大部分数字信息存储于三类位置。第一类是所谓的终端,即全球范围内的各类设备,包括所有物联网设备、个人电脑、智能手机及其他所有信息存储设备。第二类是边缘,包括蜂窝基站、机构服务器以及办公场所(如大学、政府办公室、银行和工厂)等基础设施。第三类,也是大部分数据所在之处,即所谓的核心——传统数据服务器和云数据中心。
全球大约有600个超大规模数据中心(即服务器数量超过5,000台的数据中心)。其中约39%位于美国,而中国、日本、英国、德国和澳大利亚合计约占总数的30%。
全球最大的数据服务器是位于中国呼和浩特的中国电信数据中心,占地1,070万平方英尺;The Citadel位于内华达州塔霍里诺,占地720万平方英尺,耗电功率为815兆瓦。
为满足对数字数据存储不断增长的需求,全球每两年约新建100个超大规模数据中心。我最近的研究考察了这些趋势,并得出结论:在年增长率为50%的情况下,再过约150年,数字比特的数量将达到一个不可能的数值,超过地球上所有原子的数量。大约110年后,维持这种数字化产出所需的电力将超过当今全球的总电力消耗。


