Quantumrun

Ofbyldingskredyt: Quantumrun

De digitale opslachrevolúsje: Future of Computers P3

David Tal, útjouwer, Futurist
@DavidTalwrites
LinkedIn

Di, 09/15/2020 - 15:43

De measte fan jo dy't dit lêze, ûnthâlde wierskynlik de beskieden diskette en it is solide 1.44 MB skiifromte. Guon fan jimme wiene wierskynlik jaloersk op dy iene freon doe't hy de earste USB-thumb-drive útsloech, mei syn meunsterlike 8MB romte, tidens in skoalprojekt. Tsjintwurdich is de magy fuort, en binne wy ferfelend wurden. Ien terabyte oan ûnthâld komt standert yn 'e measte buroblêden fan 2018 - en Kingston ferkeapet no sels ien terabyte USB-skiven.

Us obsesje mei opslach groeit jier nei jier as wy hieltyd mear digitale ynhâld konsumearje en meitsje, of it no in skoalferslach is, reisfoto, de mixtape fan jo band, of in GoPro-fideo fan jo skiën nei Whistler. Oare trends lykas it opkommende Internet of Things sille allinich de berch fan gegevens fersnelle dy't de wrâld produseart, en fierdere raketbrânstof tafoegje oan 'e fraach nei digitale opslach

Dit is de reden om gegevens opslach goed te besprekken, wy hawwe koartlyn besletten dit haadstik te bewurkjen troch it yn twa te splitsen. Dizze helte sil de technyske ynnovaasjes yn gegevensopslach en de ynfloed dêrfan op gemiddelde digitale konsuminten dekke. Underwilens sil it folgjende haadstik de kommende revolúsje yn 'e wolk dekke.

Ynnovaasjes foar gegevensopslach yn 'e pipeline

(TL;DR - De folgjende paragraaf sketst de nije tech dy't sil ynskeakelje hieltyd gruttere hoemannichten gegevens wurde opslein op hieltyd lytsere en effisjinter opslach driuwfearren. As jo net skele oer de tech, mar ynstee wolle lêze oer de breder trends en gefolgen oer gegevensopslach, dan riede wy oan om nei de folgjende subkop te springen.)

In protte fan jimme hawwe al heard fan 'e wet fan Moore (de konstatearring dat it oantal transistors yn in tichte yntegreare sirkwy sawat elke twa jier ferdûbele), mar oan' e opslachkant fan 'e kompjûterbedriuw hawwe wy de wet fan Kryder - yn prinsipe ús fermogen om te squeeze hieltyd mear bits yn krimpende hurde skiven ferdûbelet ek sawat elke 18 moannen. Dat betsjut dat de persoan dy't 1,500 jier lyn $5 foar 35MB útjûn hat, no $600 kin útjaan foar in 6TB-stasjon.

Dit is heulende foarútgong, en it stopet net gau.

De folgjende list is in koarte blik op 'e ynnovaasjes op 'e heule en lange termyn dy't fabrikanten fan digitale opslach sille brûke om ús opslachhongerige maatskippij te foldwaan.

Better hurde skiven. Oant it begjin fan 'e 2020's sille fabrikanten trochgean mei it bouwen fan tradisjonele hurde skiven (HDD), ynpakke yn mear ûnthâldkapasiteit oant wy hurde skiven net mear tichter kinne bouwe. De techniken útfûn om dit lêste desennia fan HDD-tech te lieden omfetsje Shingled Magnetic Recording (SMR), folge troch Twa-dimensionale magnetyske opname (TDMR), en mooglik Heat-Assisted Magnetic Recording (HAMER).

Solid state hurde skiven. It ferfangen fan de tradisjonele hurde skiif hjirboppe opmurken is de fêste steat hurde skiif (SATA SSD). Oars as HDD's hawwe SSD's gjin draaiende skiven - yn feite hawwe se hielendal gjin bewegende dielen. Hjirmei kinne SSD's folle rapper operearje, yn lytsere maten, en mei mear duorsumens dan har foargonger. SSD's binne al in standert op hjoeddeistige laptops en wurde stadichoan standert hardware op de measte nije buroblêdmodellen. En wylst oarspronklik folle djoerder as HDDs, harren priis falt flugger dan HDDs, wat betsjuttet dat har ferkeap HDD's direkt yn 'e midden fan' e 2020's koe oernimme.

Folgjende generaasje SSD's wurde ek stadichoan yntrodusearre, mei fabrikanten dy't oergean fan SATA SSD's nei PCIe SSD's dy't op syn minst seis kear de bânbreedte hawwe fan SATA-skiven en groeie.

Flash ûnthâld giet 3D. Mar as snelheid is it doel, neat slacht it opslaan fan alles yn it ûnthâld.

HDD's en SSD's kinne wurde fergelike mei jo lange termyn ûnthâld, wylst flash mear besibbe is oan jo koarte termyn ûnthâld. En krekt as jo harsens hat in kompjûter tradisjoneel beide soarten opslach nedich om te funksjonearjen. Faak oantsjutten as willekeurige tagongsûnthâld (RAM), tradysjonele persoanlike kompjûters meie komme mei twa sticks RAM op elk 4 oant 8GB. Underwilens ferkeapje de swierste hitters lykas Samsung no 2.5D-ûnthâldkaarten dy't elk 128GB hâlde - geweldig foar hardcore-gamers, mar praktysk foar supercomputers fan folgjende generaasje.

De útdaging mei dizze ûnthâld kaarten is dat se rinne yn deselde fysike beheiningen hurde skiven wurde konfrontearre. Slimmer, de lytsere transistors wurde binnen RAM, hoe minder se prestearje yn 'e rin fan' e tiid - de transistors wurde dreger om sekuer te wiskjen en te skriuwen, en slaan úteinlik in prestaasjesmuorre dy't har ferfangen twingt mei frisse RAM-stokken. Yn it ljocht hjirfan begjinne bedriuwen de folgjende generaasje ûnthâldkaarten te bouwen:

3D NAND. Bedriuwen lykas Intel, Samsung, Micron, Hynix, en Taiwan Semiconductor drukke foar de breedskalige oanname fan 3D NAND, dy't steapelt transistors yn trije diminsjes binnen in chip.
Resistive Random Access Memory (RAAM). Dizze tech brûkt ferset ynstee fan in elektryske lading om bits (0s en 1s) fan ûnthâld op te slaan.
3D chips. Dit sil yn it folgjende haadstik fan 'e searje yn mear detail besprutsen wurde, mar koart, 3D chips Doel om komputer- en gegevensopslach te kombinearjen yn fertikaal steapele lagen, en dêrmei ferwurkingssnelheden te ferbetterjen en enerzjyferbrûk te ferminderjen.
Phase Change Memory (PCM). De tech efter PCM's yn prinsipe ferwaarmet en koelt chalcogenide glês, ferskowing it tusken crystallized oan net-kristallisearre steaten, elk mei harren unike elektryske wjerstannen fertsjintwurdigje de binêre 0 en 1. Ienkear perfeksjonearre, dizze tech sil duorje folle langer as hjoeddeistige RAM farianten en is net-flechtich, betsjut it kin gegevens hâlde, sels as de macht út is (oars as tradisjonele RAM).
Spin-oerdracht koppel Willekeurige tagong ûnthâld (STT-RAM). In krêftige Frankenstein dat kombinearret de kapasiteit fan DRAM mei de snelheid fan SRAM, tegearre mei ferbettere net-volatiliteit en hast ûnbeheinde úthâldingsfermogen.
3D XPoint. Mei dizze tech, ynstee fan te fertrouwen op transistors om ynformaasje op te slaan, 3D Xpoint brûkt in mikroskopysk gaas fan triedden, koördinearre troch in "selektor" dy't op elkoar steapele binne. Ienris perfeksjonearre kin dit de yndustry revolúsjonearje, om't 3D Xpoint net-flechtich is, tûzenen kearen rapper sil operearje dan NAND-flitser, en 10 kear tichter dan DRAM.

Mei oare wurden, tink doe't wy seine "HDD's en SSD's kinne wurde fergelike mei jo lange-termyn ûnthâld, wylst flash is mear besibbe oan jo koarte-termyn ûnthâld"? No, 3D Xpoint sil beide omgean en dat better dwaan dan beide as beide apart.

Nettsjinsteande hokker opsje wint út, al dizze nije foarmen fan flash ûnthâld sil biede mear ûnthâld kapasiteit, snelheid, úthâldingsfermogen en macht effisjinsje.

Lange-termyn opslach ynnovaasjes. Underwilens, foar dy gebrûksgefallen wêr't snelheid minder is dan it behâld fan grutte hoemannichten gegevens, binne nije en teoretyske technologyen op it stuit yn 'e wurken:

Tape drives. Mear dan 60 jier lyn útfûn, brûkten wy oarspronklik tapedrives om belesting- en sûnensdokuminten te argivearjen. Hjoed, dizze tech wurdt perfeksjonearre tichtby syn teoretyske peak mei IBM set in rekord troch 330 terabytes oan net-komprimeare gegevens (~ 330 miljoen boeken) te argivearjen yn in tape-cartridge om de grutte fan jo hân.
DNA opslach. Undersikers fan 'e Universiteit fan Washington en Microsoft Research in systeem ûntwikkele om digitale gegevens te kodearjen, te bewarjen en op te heljen mei DNA-molekulen. Ienris perfeksjonearre kin dit systeem ien dei ynformaasje argivearje miljoenen kearen kompakter dan hjoeddeistige technologyen foar gegevensopslach.
Kilobyte rewritable atomic ûnthâld. Troch yndividuele chlooratomen te manipulearjen op in plat blêd fan koper, wittenskippers skreau in berjocht fan 1 kilobyte op 500 terabits per fjouwerkante inch - sawat 100 kear mear ynfo per fjouwerkante inch as de meast effisjinte hurde skiif op 'e merk.
5D gegevens opslach. Dit spesjaliteit opslachsysteem, spearpunt troch de Universiteit fan Southampton, hat 360 TB / disc-datakapasiteit, thermyske stabiliteit oant 1,000 ° C en in hast ûnbeheinde libben by keamertemperatuer (13.8 miljard jier by 190 ° C). Mei oare wurden, 5D-gegevensopslach soe ideaal wêze foar argyfgebrûk by musea en biblioteken.

Software-Defined Storage Infrastructure (SDS). It is net allinich opslachhardware dy't ynnovaasje sjocht, mar de software dy't it rint ûndergiet ek spannende ûntwikkeling. SDS wurdt meast brûkt yn komputernetwurken fan grutte bedriuwen as wolk opslachtsjinsten dêr't gegevens sintraal opslein wurde en tagong krije fia yndividuele, ferbûne apparaten. It nimt yn prinsipe it totale bedrach fan gegevens opslachkapasiteit yn in netwurk en skiedt it ûnder de ferskate tsjinsten en apparaten dy't op it netwurk rinne. Der wurde hieltyd bettere SDS-systemen kodearre om besteande (ynstee fan nije) opslachhardware effisjinter te brûken.

Sille wy sels yn 'e takomst opslach nedich hawwe?

Okee, dus opslachtechnology sil de kommende desennia in hiel soad ferbetterje. Mar it ding dat wy moatte beskôgje is, wat ferskil makket dat dochs?

De gemiddelde persoan sil noait de terabyte oan opslachromte brûke dy't no beskikber is yn 'e lêste buroblêdkomputermodellen. En oer noch twa oant fjouwer jier sil jo folgjende smartphone genôch opslachromte hawwe om in jier oan foto's en fideo's te horden sûnder jo apparaat te springen skjin te meitsjen. Wis, d'r is in minderheid fan minsken dy't graach enoarme hoemannichten gegevens op har kompjûters horden, mar foar de rest fan ús binne d'r in oantal trends dy't ús ferlet fan oermjittige, partikuliere skiifopslachromte ferminderje.

Streamingtsjinsten. Eartiids wiene ús muzykkolleksjes it sammeljen fan platen, dan kassettes, dan cd's. Yn 'e jierren '90 waarden ferskes digitalisearre yn MP3's om troch tûzenen op te slaan (earst troch torrents, dan mear en mear troch digitale winkels lykas iTunes). No, ynstee fan in muzykkolleksje op te slaan en te organisearjen op jo thúskomputer of tillefoan, kinne wy in ûneinich oantal ferskes streame en oeral nei har harkje fia tsjinsten lykas Spotify en Apple Music.

Dizze foarútgong fermindere earst de fysike romte dy't muzyk thús naam, doe de digitale romte op jo kompjûter. No kin it allegear wurde ferfongen troch in eksterne tsjinst dy't jo goedkeap en handige, oeral / altyd tagong jout ta alle muzyk dy't jo wolle. Fansels hawwe de measten fan jim dy't dit lêze wierskynlik noch in pear cd's lizze, de measten sille noch in solide samling MP3's op har kompjûter hawwe, mar de folgjende generaasje komputerbrûkers sil har tiid net fergrieme mei it foljen fan har kompjûters mei muzyk dy't se kinne tagong fergees online.

Kopiearje fansels alles wat ik krekt sei oer muzyk en tapasse it op film en televyzje (hallo, Netflix!) En de persoanlike opslachbesparring bliuwt groeie.

sosjale media. Mei muzyk, film en tv-sjo's dy't minder en minder fan ús persoanlike kompjûters ferstoppe, is de folgjende grutste foarm fan digitale ynhâld persoanlike foto's en fideo's. Nochris produsearren wy earder foto's en fideo's fysyk, úteinlik om stof te sammeljen op ús souder. Doe gongen ús foto's en fideo's digitaal, allinich om wer stof te sammeljen yn 'e ûnderkant fan ús kompjûters. En dat is it probleem: wy sjogge komselden nei de measte foto's en fideo's dy't wy nimme.

Mar neidat sosjale media barde, joegen siden lykas Flickr en Facebook ús de mooglikheid om in ûneinich oantal foto's te dielen mei in netwurk fan minsken wêr't wy om soarchje, wylst se ek dy foto's (fergees) opslaan yn in selsorganisearjend mapsysteem of tiidline. Wylst dit sosjale elemint, keppele mei miniatuer, heechweardige tillefoankamera's, it oantal foto's en fideo's produsearre troch de gemiddelde persoan gâns fergrutte, fermindere it ek ús gewoante fan it bewarjen fan foto's op ús privee kompjûters, en stimulearde ús om se online, partikulier op te slaan. of iepenbier.

Wolk en gearwurking tsjinsten. Sjoen de lêste twa punten bliuwt allinich it beskieden tekstdokumint (en in pear oare nichegegevenstypen) oer. Dizze dokuminten, yn ferliking mei de multymedia dy't wy krekt besprutsen, binne meastentiids sa lyts dat it opslaan op jo kompjûter noait in probleem sil wêze.

Yn ús hieltyd mobilere wrâld is d'r lykwols in groeiende fraach nei tagong ta dokuminten ûnderweis. En hjir wer, deselde foarútgong dy't wy besprutsen mei muzyk bart hjir - wêr't wy earst dokuminten ferfierden mei floppydisks, cd's en USB's, no brûke wy handiger en konsumintrjochte wolk opslach tsjinsten, lykas Google Drive en Dropbox, dy't ús dokuminten opslaan yn in ekstern datasintrum foar ús om feilich online tagong te krijen. Tsjinsten lykas dizze kinne ús tagong krije ta en dielen fan ús dokuminten oeral en altyd, op elk apparaat of bestjoeringssysteem.

Om earlik te wêzen, it brûken fan streamingtsjinsten, sosjale media en wolktsjinsten betsjuttet net needsaaklik dat wy alles nei de wolk sille ferpleatse - guon dingen wolle wy leaver te privee en feilich hâlde - mar dizze tsjinsten hawwe besunige, en sille trochgean te besunigjen, it totale bedrach fan fysike gegevens opslachromte wy moatte eigen jier op jier.

Wêrom eksponentiell mear opslach saken

Wylst it gemiddelde yndividu miskien minder ferlet fan mear digitale opslach sjocht, binne d'r grutte krêften oan it spyljen dy't Kryder's Law foarút driuwe.

As earste, fanwegen de hast jierlikse list fan befeiligingsbrekken yn in ferskaat oan bedriuwen foar technyske en finansjele tsjinsten - elk bringt de digitale ynformaasje fan miljoenen yndividuen yn gefaar - soargen oer gegevensprivacy groeie mei rjocht ûnder it publyk. Ofhinklik fan yndividuele behoeften, kin dit de publike fraach nei gruttere en goedkeapere opsjes foar gegevensopslach foar persoanlik gebrûk driuwe om te foarkommen ôfhinklik fan 'e wolk. Takomstige persoanen kinne sels privee servers foar gegevensopslach yn har huzen ynstelle om te ferbinen mei ekstern ynstee fan ôfhinklik fan servers dy't eigendom binne fan de grutte techbedriuwen.

In oare konsideraasje is dat beheiningen foar gegevensopslach op it stuit foarútgong blokkearje yn in oantal sektoaren fan biotech oant keunstmjittige yntelliginsje. Sektoren dy't ôfhinklik binne fan 'e accumulation en ferwurking fan grutte gegevens moatte hieltyd gruttere hoemannichten gegevens opslaan om nije produkten en tsjinsten te ynnovearjen.

Folgjende, oan 'e lette 2020's, sille it Internet of Things (IoT), autonome auto's, robots, augmented reality, en oare sokke 'edge technologyen' fan 'e folgjende generaasje ynvestearring stimulearje yn opslachtechnology. Dit komt om't foar dizze technologyen om te wurkjen, se sille de kompjûterkrêft en opslachkapasiteit moatte hawwe om har omjouwing te begripen en yn realtime te reagearjen sûnder in konstante ôfhinklikens fan 'e wolk. Wy ûndersykje dit konsept fierder yn haadstik fiif fan dizze searje.

Ta beslút, it Ynternet of Things (folslein útlein yn ús Takomst fan it ynternet series) sil resultearje yn miljarden oant triljoenen sensoren dy't de beweging of status fan miljarden oant triljoenen dingen folgje. De enoarme hoemannichten gegevens dy't dizze ûntelbere sensors sille produsearje, sille effektive opslachkapasiteit easkje foardat se effektyf kinne wurde ferwurke troch de supercomputers dy't wy oan 'e ein fan dizze searje sille dekke.

Alles-yn-al, wylst de gemiddelde persoan har ferlet fan persoanlike eigendom, digitale opslachhardware hieltyd mear sil ferminderje, sil elkenien op 'e planeet noch yndirekt profitearje fan' e ûneinige opslachkapasiteit dy't takomstige digitale opslachtechnologyen sille biede. Fansels, lykas earder al oanjûn, leit de takomst fan opslach yn 'e wolk, mar foardat wy de noas djip yn dat ûnderwerp kinne dûke, moatte wy earst de kompliminteare revolúsjes begripe dy't bart oan 'e ferwurkingskant (mikrochip) fan 'e kompjûterbedriuw - de ûnderwerp fan it folgjende haadstik.