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視點·觀察 我們的數(shù)字存儲空間會耗盡嗎?( 二 )


我們已經(jīng)看到,許多技術為解決未來的數(shù)據(jù)存儲需求帶來了希望,但每一項技術也都面臨著有待解決的挑戰(zhàn) 。除此之外,我們還可以期待即將出現(xiàn)的技術和解決方案,先進的數(shù)據(jù)壓縮技術也可能帶來意想不到的收獲 。
一項有趣的技術是使用單分子磁鐵 。當這些由新材料(一種過渡金屬)制成的磁鐵被磁場磁化后,如果把磁場移除,它們仍能保持磁化狀態(tài) 。過渡金屬具有可切換的磁性,如自旋交叉(將一個或多個電子的自旋從上變?yōu)橄拢蚍催^來),并能在一段時間內保持這種變化 。這意味著每個分子可以包含1比特的信息,從而提供巨大的存儲密度 。當然,想要將這種巨大的存儲能力(如每平方英寸幾百兆兆字節(jié))變?yōu)楝F(xiàn)實,研究人員還需要克服很多障礙,包括:制造分子所需的過冷條件;存儲時間過短,目前還只能以秒計;此外,還有相鄰磁體互斥的問題 。
另一種技術是使用飛秒激光寫入,將數(shù)百兆兆字節(jié)的數(shù)據(jù)蝕刻到納米結構的石英玻璃盤上 。這些盤可以保存數(shù)千年,甚至可能存在數(shù)十億年 。盡管目前該技術的讀寫速度很慢,但不需要過冷條件,而且石英玻璃盤在非常高的溫度下依然可以安然無虞 。
大自然在很久以前就提供了一種可能滿足我們未來數(shù)據(jù)存儲需求的方案——DNA存儲 。自然母親知道如何以DNA的形式安全地存儲大量信息,而DNA正是生命的基石 。現(xiàn)在,一些研究人員(生物學家、化學家和信息技術專家)正在嘗試將數(shù)據(jù)(如文字、圖像、音樂)通過DNA堿基對——由腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鳥嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)4種堿基組成——編碼成合成聚合物 。DNA的可用存儲密度遠遠大于任何電子設備;事實上,1克DNA的數(shù)據(jù)密度可達1澤字節(jié)(zettabyte,即10^21字節(jié)) 。要理解如此巨大的數(shù)據(jù)密度,我們可以想象將人類記錄的所有數(shù)據(jù)存儲到一個裝滿DNA的容器中,其體積只需要幾個鞋盒大小,而驅動這個DNA數(shù)據(jù)中心所需的能量將非常小 。此外,DNA存儲可以保存數(shù)千年,同時可以有效地防御黑客攻擊 。因此,合成聚合物DNA的優(yōu)點是:容量大;體積非常小;持久耐用;低能量需求;無需過冷條件;以及強大的安全性 。伴隨這些優(yōu)勢的是一些很難克服的障礙,我們發(fā)現(xiàn),用化學方法寫或讀DNA的成本非常昂貴,而且這些操作的速度都太慢了 。
綜上所述,我們確實有了一些令人興奮的候選方案,可以解決未來的數(shù)據(jù)存儲需求問題 。而且,隨著我們一步步解決未來的挑戰(zhàn),目前尚未發(fā)現(xiàn)的解決方案可能就會浮出水面 。
肖恩·格林斯坦(美國哈佛商學院工商管理教授、哈佛商學院數(shù)字計劃聯(lián)席主席)
世界怎么會耗盡存儲空間呢?這似乎是不可能的 。一個超大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心包含幾十萬臺服務器,其存儲空間足以容納整個維基百科——人類有史以來第三大的文字收藏(僅次于美國國會圖書館和大英圖書館) 。這表明存儲空間是取之不盡的,任何耗盡存儲空間的可能性都遙不可及,遠遠超出了社會永遠無法觸及的地平線 。
但也不完全如此 。對數(shù)據(jù)的新用途不斷出現(xiàn),而這些需求會促使人們更多地利用現(xiàn)有的存儲資源 。也許最有趣的問題是需求是否會停止增長 。我認為至少在未來幾十年不會,有兩個基本原因 。首先,這是互聯(lián)網(wǎng)的邊際要求的;其次,人類的創(chuàng)造力也遠未耗盡,會不斷推出富有想象力的新應用 。
先來說說互聯(lián)網(wǎng)的邊際 。任何瓶頸的存在都會將無限的資源變成有限的資源,而每個系統(tǒng)至少都包含一個瓶頸 。互聯(lián)網(wǎng)上有很多這樣的瓶頸 。一個網(wǎng)絡沖浪者搭上了曼哈頓第五大道下高速行駛的地鐵,同時想要毫不延遲地發(fā)表一篇文章 。要做到這一點,就需要所有的組成部分——高速線路、多個天線、緩存內容和系統(tǒng)邊際的更多存儲空間——都以最好的狀態(tài)工作 。隨著視頻做得越來越好、越來越大,其內容的數(shù)據(jù)強度也在增加,因此到達的速度會變慢,性能也會下降 。維基百科需要你的捐助,才能使其運營不至于成為瓶頸 。不太明顯的一點是,數(shù)據(jù)的運營商想要你的業(yè)務,而這份收入中有一部分將用于系統(tǒng)升級 。當然,還有邊際的前沿存儲,存在于你的智能手機、服務器和內容傳遞網(wǎng)絡中 。換句話說,現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)包含了誘導使用更多存儲空間的市場機制 。
隨著存儲成本的降低,人類找到了越來越聰明的方法來對數(shù)據(jù)資源加以利用 。去年的前沿到了明年,可能就會變成日常 。曾經(jīng)有一段時間,人們對發(fā)送嬰兒和貓的視頻,或分享更多的時尚和八卦感到很新奇 。未來幾年后,自動駕駛汽車的系統(tǒng)或許就能處理這一切 。沒有人會相信這種獨創(chuàng)性會止步不前 。去年,一組科學家發(fā)布了一個黑洞周圍碎片的可視化圖像 。研究人員收集的數(shù)據(jù)如此之多,以至于無法通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸 。他們不得不把數(shù)據(jù)分成許多包裹,并通過郵寄的方式將磁盤郵寄出去 。科學家們對黑洞的觀察還遠沒有到達盡頭,但更重要的是,這個先例將激勵某些聰明的發(fā)明家,在地球上尋找能夠超越視覺表現(xiàn)界限的東西;當他或她獲得這樣的圖像時,我們都會投以敬畏的目光 。

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