ศูนย์ข้อมูล Shutterstock/mkfilm

มนุษย์โบราณเก็บข้อมูลไว้ในภาพเขียนถ้ำ ซึ่งเก่าแก่ที่สุดเท่าที่เรารู้จักหมดไปแล้ว ปี 40,000 เก่า. เมื่อมนุษย์มีวิวัฒนาการ การเกิดขึ้นของภาษาและการประดิษฐ์ของการเขียนนำไปสู่ข้อมูลรายละเอียดที่ถูกจัดเก็บในรูปแบบการเขียนต่างๆ ลงเอยด้วยการประดิษฐ์กระดาษในประเทศจีนทั่ว ศตวรรษแรก AD.

หนังสือที่พิมพ์ที่เก่าแก่ที่สุดปรากฏในประเทศจีนระหว่าง AD600 และ AD900. หนังสือยังคงเป็นแหล่งเก็บข้อมูลหลักเป็นเวลากว่าพันปี

มนุษย์ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเทคโนโลยีในช่วง 150 ปีที่ผ่านมามากกว่าในช่วง 2,000 ปีที่ผ่านมา การพัฒนาที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งในประวัติศาสตร์ของมนุษย์คือการประดิษฐ์อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัล

นับตั้งแต่การค้นพบทรานซิสเตอร์ในปี 1947 และไมโครชิปแบบบูรณาการในปี 1956 สังคมของเราประสบกับการเปลี่ยนแปลง ในเวลาเพียง 50 ปี เราบรรลุพลังการประมวลผลที่ไม่เคยมีมาก่อน เทคโนโลยีไร้สาย อินเทอร์เน็ต ปัญญาประดิษฐ์ และความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการแสดงผล การสื่อสารเคลื่อนที่ การขนส่ง พันธุศาสตร์ การแพทย์ และการสำรวจอวกาศ

สิ่งสำคัญที่สุดคือ การแนะนำการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลยังเปลี่ยนวิธีที่เราผลิต จัดการ และจัดเก็บข้อมูลอีกด้วย จุดเปลี่ยนเกิดขึ้นในปี 1996 เมื่อการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลกลายเป็น คุ้มค่ากว่า เพื่อเก็บข้อมูลมากกว่ากระดาษ

เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลมีความหลากหลายมาก สิ่งที่น่าสังเกตมากที่สุดคือที่เก็บข้อมูลแม่เหล็ก (HDD, เทป), ดิสก์ออปติคัล (CD, DVD, Blu-Ray) และหน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์ (SSD, แฟลชไดรฟ์) หน่วยความจำแต่ละประเภทมีประโยชน์มากกว่าสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะ

หน่วยความจำเซมิคอนดักเตอร์เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา พื้นที่จัดเก็บแบบออปติคัลส่วนใหญ่จะใช้สำหรับภาพยนตร์ ซอฟต์แวร์ และเกม ในขณะที่การจัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็กยังคงเป็นเทคโนโลยีที่โดดเด่นสำหรับการจัดเก็บข้อมูลความจุสูง รวมถึงคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลและเซิร์ฟเวอร์ข้อมูล

เทคโนโลยีการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัลทั้งหมดทำงานบนหลักการเดียวกัน บิตของข้อมูลสามารถเก็บไว้ในวัสดุใด ๆ ที่มีสถานะทางกายภาพที่แตกต่างกันสองสถานะ ในรหัสไบนารี ข้อมูลดิจิทัลจะถูกเก็บไว้เป็นหนึ่งและศูนย์ หรือที่เรียกว่าบิต แปดบิตในรูปแบบไบต์

ศูนย์ตรรกะหรือหนึ่งถูกจัดสรรให้กับแต่ละสถานะทางกายภาพ ยิ่งสถานะทางกายภาพเหล่านี้มีขนาดเล็กเท่าใด ก็ยิ่งสามารถบรรจุบิตในอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลได้มากเท่านั้น ความกว้างของบิตดิจิทัลในปัจจุบันอยู่ที่ประมาณ 30 ถึง XNUMX นาโนเมตร (หนึ่งในพันล้านของเมตร) อุปกรณ์เหล่านี้ซับซ้อนมากเนื่องจากการพัฒนาอุปกรณ์ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลในระดับนี้จำเป็นต้องมีการควบคุมวัสดุในระดับอะตอม

ข้อมูลขนาดใหญ่

ข้อมูลดิจิทัลได้กลายเป็นสิ่งที่ฝังแน่นในทุกด้านของชีวิตและสังคมของเรา จนการเติบโตล่าสุดในการผลิตข้อมูลดูเหมือนจะผ่านพ้นไปไม่ได้ ในแต่ละวันบนโลกที่เราสร้างขึ้น 500 ล้านทวีต, 294 พันล้านอีเมล, 4 ล้านกิกะไบต์ ของข้อมูลเฟสบุ๊ค 65 พันล้านข้อความ WhatsApp และ ชั่วโมง 720,000 ของเนื้อหาใหม่ที่เพิ่มทุกวันบน YouTube

ใน 2018จำนวนข้อมูลทั้งหมดที่สร้าง จับ คัดลอก และใช้งานในโลกคือ 33 เซตตาไบต์ (ZB) หรือเทียบเท่ากับ 33 ล้านล้านกิกะไบต์ สิ่งนี้เพิ่มขึ้นเป็น 59ZB ในปี 2020 และคาดว่าจะถึง 175ZB ที่น่าเหลือเชื่อภายในปี 2025 หนึ่งเซตตะไบต์คือ 8,000,000,000,000,000,000,000 บิต

เพื่อช่วยให้เห็นภาพตัวเลขเหล่านี้ สมมติว่าแต่ละบิตเป็นเหรียญ 1 ปอนด์ ซึ่งหนาประมาณ 3 มม. (0.1 นิ้ว) ZB หนึ่งเหรียญที่ประกอบขึ้นจากกองเหรียญจะเท่ากับ 2,550 ปีแสง จะพาคุณไปยังระบบดาวที่ใกล้ที่สุด นั่นคือ Alpha Centauri 600 ครั้ง ปัจจุบัน ในแต่ละปี เราสร้างข้อมูลจำนวน 59 เท่าและอัตราการเติบโตแบบทบต้นโดยประมาณ อยู่ที่ประมาณ 61%.

การจัดเก็บข้อมูล

ข้อมูลดิจิทัลส่วนใหญ่ถูกเก็บไว้ในตำแหน่งสามประเภท อันดับแรกคือคอลเล็กชันส่วนกลางของสิ่งที่เรียกว่าปลายทาง ซึ่งรวมถึงอุปกรณ์อินเทอร์เน็ตของทุกสิ่ง พีซี สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลอื่นๆ ทั้งหมด ประการที่สองคือขอบ ซึ่งรวมถึงโครงสร้างพื้นฐาน เช่น เสาสัญญาณ เซิร์ฟเวอร์และสำนักงานของสถาบัน เช่น มหาวิทยาลัย หน่วยงานราชการ ธนาคาร และโรงงาน ประการที่สาม ข้อมูลส่วนใหญ่ถูกเก็บไว้ในสิ่งที่เรียกว่าแกนหลัก – เซิร์ฟเวอร์ข้อมูลแบบดั้งเดิมและศูนย์ข้อมูลบนระบบคลาวด์

มีอยู่รอบ ๆ ศูนย์ข้อมูลไฮเปอร์สเกล 600 แห่ง – เซิร์ฟเวอร์ที่มีมากกว่า 5,000 เซิร์ฟเวอร์ – ในโลก ประมาณ 39% ของพวกเขาอยู่ในสหรัฐอเมริกา ในขณะที่จีน ญี่ปุ่น สหราชอาณาจักร เยอรมนี และออสเตรเลียมีสัดส่วนประมาณ 30% ของทั้งหมด

เซิร์ฟเวอร์ข้อมูลที่ใหญ่ที่สุดในโลกคือ China Telecom Data Center ในเมือง Hohhot ประเทศจีน ซึ่งมีพื้นที่ 10.7 ล้านตารางฟุตและ ป้อม ในเมืองทาโฮรีโน รัฐเนวาดา ซึ่งกินพื้นที่ 7.2 ล้านตารางฟุต และใช้พลังงาน 815 เมกะวัตต์

เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มมากขึ้นสำหรับการจัดเก็บข้อมูลดิจิทัล ศูนย์ข้อมูลระดับไฮเปอร์สเกลใหม่ประมาณ 100 แห่งถูกสร้างขึ้นทุกสองปี การศึกษาล่าสุดของฉัน ตรวจสอบแนวโน้มเหล่านี้และสรุปว่าที่อัตราการเติบโต 50% ต่อปี ประมาณ 150 ปีนับจากนี้ จำนวนบิตดิจิทัลจะถึงค่าที่เป็นไปไม่ได้ เกินจำนวนอะตอมทั้งหมดบนโลก เกี่ยวกับ จากนี้ไป พลังงานที่จำเป็นในการรักษาการผลิตดิจิทัลนี้จะเกินปริมาณการใช้พลังงานของดาวเคราะห์ทั้งหมดในปัจจุบัน

เกี่ยวกับผู้เขียน

เมลวิน เอ็ม. วอปสัน, อาจารย์อาวุโสสาขาฟิสิกส์, University of Portsmouth

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.