Een datacenter. Shutterstock/mkfilm
Oude mensen hebben informatie opgeslagen in grotschilderingen, de oudste die we kennen zijn voorbij 40,000 jaar oud. Naarmate de mens evolueerde, leidde de opkomst van talen en de uitvinding van het schrift ertoe dat gedetailleerde informatie werd opgeslagen in verschillende geschreven vormen, met als hoogtepunt de uitvinding van papier in China rond de eerste eeuw na Christus.
De oudste gedrukte boeken verschenen in China tussen AD600 en AD900. Meer dan een millennium bleven boeken de belangrijkste bron van informatieopslag.
De mens heeft in de afgelopen 150 jaar meer technologische ontwikkeling doorgemaakt dan in de voorgaande 2,000 jaar. Ongetwijfeld een van de belangrijkste ontwikkelingen in de menselijke geschiedenis was de uitvinding van digitale elektronica.
Sinds de ontdekking van de transistor in 1947 en de geïntegreerde microchip in 1956 heeft onze samenleving een kentering doorgemaakt. In iets meer dan 50 jaar hebben we ongekende rekenkracht, draadloze technologieën, internet, kunstmatige intelligentie en vooruitgang op het gebied van beeldschermtechnologieën, mobiele communicatie, transport, genetica, medicijnen en ruimteverkenning bereikt.
Het belangrijkste is dat de introductie van digitale gegevensopslag ook de manier heeft veranderd waarop we informatie produceren, manipuleren en opslaan. Het overgangspunt vond plaats in 1996 toen digitale opslag werd kosteneffectiever voor het opslaan van informatie dan papier.
Digitale gegevensopslagtechnologieën zijn zeer divers. De meest opvallende zijn magnetische opslag (HDD, tape), optische schijven (CD, DVD, Blu-Ray) en halfgeleidergeheugens (SSD, flashdrive). Elk type geheugen is nuttiger voor specifieke toepassingen.
Halfgeleidergeheugens hebben de voorkeur voor draagbare elektronica, optische opslag wordt meestal gebruikt voor films, software en gaming, terwijl magnetische gegevensopslag de dominante technologie blijft voor informatieopslag met hoge capaciteit, inclusief pc's en gegevensservers.
Alle technologieën voor digitale gegevensopslag werken volgens dezelfde principes. Stukjes informatie kunnen worden opgeslagen in elk materiaal dat twee onderscheidende en schakelbare fysieke toestanden bevat. In binaire code wordt de digitale informatie opgeslagen als enen en nullen, ook wel bits genoemd. Acht bits vormen een byte.
Aan elke fysieke toestand wordt een logische nul of één toegewezen. Hoe kleiner deze fysieke toestanden zijn, hoe meer bits er in het opslagapparaat kunnen worden verpakt. De breedte van digitale bits is tegenwoordig ongeveer tien tot 30 nanometer (miljardste van een meter). Deze apparaten zijn zeer complex omdat het ontwikkelen van apparaten die informatie op deze schaal kunnen opslaan, het beheersen van materialen op atomair niveau vereist.
Big data
Digitale informatie is zo verankerd geraakt in alle aspecten van ons leven en onze samenleving, dat de recente groei in informatieproductie onstuitbaar lijkt. Elke dag op aarde genereren we 500 miljoen tweets, 294 miljard e-mails, 4 miljoen gigabyte van Facebook-gegevens, 65 miljard WhatsApp-berichten en 720,000 uur kunt opladen van nieuwe inhoud die dagelijks op YouTube wordt toegevoegd.
in 2018, bedroeg de totale hoeveelheid gegevens die in de wereld werd gecreëerd, vastgelegd, gekopieerd en verbruikt 33 zettabyte (ZB), het equivalent van 33 biljoen gigabyte. Dit groeide tot 59 ZB in 2020 en zal naar verwachting in 175 een verbijsterende 2025 ZB bereiken. Eén zettabyte is 8,000,000,000,000,000,000,000 bits.
Om deze cijfers te visualiseren, stellen we ons voor dat elk bit een munt van £ 1 is, die ongeveer 3 mm (0.1 inch) dik is. Een ZB bestaande uit een stapel munten zou 2,550 lichtjaar zijn. Dit kan je 600 keer naar het dichtstbijzijnde sterrenstelsel, Alpha Centauri, brengen. Momenteel produceren we elk jaar 59 keer zoveel gegevens en de geschatte samengestelde groei growth is rond 61%.
Gegevensopslag
De meeste digitale informatie wordt op drie soorten locaties opgeslagen. De eerste is de wereldwijde verzameling van zogenaamde eindpunten, waaronder alle internet of things-apparaten, pc's, smartphones en alle andere apparaten voor informatieopslag. Ten tweede is er de edge, die infrastructuur omvat zoals zendmasten, institutionele servers en kantoren, zoals universiteiten, overheidsgebouwen, banken en fabrieken. Ten derde worden de meeste gegevens opgeslagen in wat bekend staat als de kern: traditionele dataservers en clouddatacenters.
Er zijn er in de buurt 600 hyperscale datacenters – die met meer dan 5,000 servers – in de wereld. Ongeveer 39% van hen bevindt zich in de VS, terwijl China, Japan, het VK, Duitsland en Australië ongeveer 30% van het totaal voor hun rekening nemen.
De grootste dataservers ter wereld zijn China Telecom Data Center, in Hohhot, China, dat 10.7 miljoen vierkante meter beslaat en de Citadel in Tahoe Reno, Nevada, dat 7.2 miljoen vierkante meter beslaat en 815 megawatt aan stroom verbruikt.
Om aan de steeds groeiende vraag naar digitale gegevensopslag te voldoen, worden elke twee jaar ongeveer 100 nieuwe hyperscale datacenters gebouwd. Mijn recente studie onderzocht deze trends en concludeerde dat, bij een jaarlijkse groei van 50%, ongeveer 150 jaar vanaf nu het aantal digitale bits een onmogelijke waarde zou bereiken en het aantal atomen op aarde zou overschrijden. Over 110 jaar vanaf nu zal het vermogen dat nodig is om deze digitale productie in stand te houden, het totale planetaire energieverbruik van vandaag overtreffen.
Over de auteur
Melvin M. Vopson, hoofddocent natuurkunde, Universiteit van Portsmouth
Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanaf The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees de originele artikel.
