На чем мы будем хранить информацию в будущем

По состоянию на 2020 год, одна только компания Google обрабатывает свыше 3,5 млрд поисковых запросов, а YouTube транслирует почти 4,5 миллиона видеороликов. Ежедневно пользователи интернета и социальных сетей генерируют все больше контента и по самому оптимистичному прогнозу, через 5 лет мы достигнем отметки в 463 эксабайта новой информации в день. Только представьте, почти 5 миллиардов ГБ в сутки и это с учетом того, что более половины населения Земли не имеют доступа в интернет!

На деле проблемы с хранением данных наблюдаются уже сейчас — современные дата-центры занимают огромные площади, потребляют невиданное количество электроэнергии. Согласно подсчетам, на долю дата-центров приходится чуть больше 1% потребляемого электричества в мире, а человечество расходует свыше 20 000 млрд кВтч.

Нужен выход, какой? Правильно, следует плотнее упаковывать информацию, причем не в ущерб надежности, производительности и энергопотреблению. Несколько предложений от ученых уже есть и их разработки не фантастика, а наше ближайшее будущее.

Где хранить информацию — в облаке или дома на HDD

Учёные, новые разработки, совсем скоро. Вызывает скепсис, понимаем. Ведь если что-то новое и станут внедрять, то рядовому пользователю доступ к высоким технологиям откроется нескоро. Это действительно так — в первую очередь хайтек, если мы говорим о хранении данных, коснется тех самых дата-центров, облачного хранилища.

Данные в облаке — это модно, молодежно, но недостатков у такого подхода масса:

• Никто не гарантирует, что данные в облаке не украдут. И как мы знаем, все что попало в интернет, там навсегда и остается.
• Получить информацию из облачного хранилища невозможно без подключения к интернету.
• Ежемесячная плата — хочешь хранить, люби и денежки платить.
• Наконец, если облако потеряет ваши данные в случае серьезного сбоя, то что-то восстановить вряд ли удастся.

Это все к тому, что мы еще долго будем пользоваться всеми типами твердотельных накопителей дома. Еще десятки лет никакое облачное хранилище полностью не заменит домашний жесткий диск, а потому все те новые технологии, которые скоро начнут внедрять в дата-центрах, не останутся достоянием лишь IT-корпораций. Нам тоже достанется, а значит следует узнать, к чему готовиться.

Второе пришествие магнитных лент

Мы же говорили о хайтеке. Именно, магнитные ленты нового поколения будут изготавливать из эпсилон-оксида железа. Это позволит не только хранить на бобинах будущего существенно больше информации, но и повысить надежность хранения данных.

Ученые уверены в своей разработке на все 100%, поскольку успели сравнить ее с современными HDD- и SSD-накопителями. Результаты тестирования показали, что магнитные ленты нового поколения действительно отличаются большей плотностью записи, более высокой надежностью и потребляют меньше энергии.

Основная цель подобного накопителя — длительное хранение данных. То есть магнитные ленты могут создать конкуренцию нынешним HDD и SSD в обозримом будущем. Кстати, сейчас «живее всех живых» даже древние магнитные ленты — на них хранят огромные массивы информации во многих странах мира, включая РФ.

Как это работает

Записывается информация на новый тип магнитных лент при помощи сфокусированных миллиметровых волн в пределах частот от 30 до 300 Гц. В качестве записывающего устройства используется специальная головка с генератором волн, в результате чего биты данных фиксируются на ленте. Ученые утверждают, что подобный способ записи позволит хранить информацию настолько долго, насколько это возможно, поскольку эпсилон-оксид железа весьма устойчив к внешним паразитным магнитным полям.

Самое примечательное, что специалисты смогли решить т.н. «трилемму магнитной записи» — уменьшение размера магнитных частиц для увеличения плотности записи. Ведь чем меньше частица, тем она нестабильнее и выше риск потери данных. Именно в процессе решения трилеммы ученые и придумали прорывной материал — эпсилон-оксид железа.

Когда ждать

Как обычно, никаких точных дат. По мнению специалистов, их разработка найдет широкое применение за пределами лаборатории в ближайшие 5 – 10 лет. Что интересно, примерно через 6 лет производители традиционных носителей обещают выпустить 50 – терабайтные HDD для дата-центров. Не потеряют ли актуальность к тому времени магнитные ленты нового поколения?

ДНК в качестве носителя высокой емкости

Теперь окунемся в совсем уж фантастику. По примерным подсчетам, интернет сегодня хранит до 700 миллиардов гигабайт информации. В один грамм ДНК можно закодировать порядка 0,5 млрд ГБ данных (в теории). Все знания человечества уместить в 1,4 кг макромолекул — понимаете, насколько это эпично?

Но молекула ДНК очень хрупкая, скажут одни и будут правы. Хотя при правильных условиях хранения ей ничего не грозит — вспомните только фрагменты геномов, сохранившихся в окаменелостях, коим десятки тысяч лет. Никакой из современных носителей ничем подобным похвастать не может. Оптимизма добавляет тот факт, что Microsoft совместно со специалистами Вашингтонского университета уже смогли создать прототип устройства хранения информации на базе ДНК. Тормозит процесс внедрения ДНК в качестве накопителя сложность записи и последующего чтения данных, но эти проблемы постепенно решаются созданием систем по типу DORIS или MIST. Сроки появления ДНК-накопителей вообще никак не обозначаются — ждем в обозримом будущем.

Кварцевое стекло

Постоянную структуру кварцевого стекла можно легко трансформировать лазером, то есть закодировать, а затем считать информацию с использованием нейросетей. Преимуществом такого метода хранения данных является компактность, отсутствие необходимости контроля температуры и регулярного обслуживания. Очевидно, что кварцевое стекло выступит в качестве реального носителя информации и будет использовано в коммерческих целях намного раньше, чем ДНК.

Это тоже интересно:

Создан квантовый накопитель данных с рекордным временем работы

Ученые совершили прорыв в области квантовой памяти: они смогли обеспечить устойчивое квантовое состояние материала в течение рекордных 6 часов. Это открыло новые перспективы для исследований квантовых систем хранения и передачи информации.

Исследователи из Австралийского национального университета и Университета Отаго в Новой Зеландии разработали прототип накопителя, способного хранить квантовые данные в течение рекордно длительного времени — 6 часов. Это стало возможным благодаря новому открытию, позволившему более чем в 100 раз увеличить время сохранения квантового состояния.

Время хранения данных удалось увеличить благодаря применению новых материалов и новых процессов.

Основой накопителя данных служит силикат иттрия, легированный изотопом редкого химического элемента европия. Данные записываются в результате воздействия лазера на спины ядер европия.

Чтобы зафиксировать записанные данные, исследователи подвергают кристалл воздействию мощного постоянного и переменного магнитных полей. Эта процедура позволяет «заморозить ядра», чтобы их спины могли сохранять заданное состояние под воздействием внешних факторов и не меняться в течение длительного времени. Обработка материала и хранение данных осуществлялись при температуре, близкой к абсолютному нулю (-273 °C).

«Квантовое состояние крайне нестабильно и, как правило, меняется уже спустя несколько миллисекунд, — объяснила Маньцзинь Чжун (Manjin Zhong), ведущий автор исследования, учащаяся Австралийского национального университета. — То, что мы значительно увеличили время его сохранения, заставляет изменить отношение к передаче квантовой информации».

Ведущий автор исследования Маньцзинь Чжун: мы совершили прорыв в области квантовой памяти

ОС много — реестр один. 10 правил, как выбрать надежную российскую операционную систему
Импортонезависимость

Чжун, в частности, говорит о квантовой запутанности — явлении, при котором два квантовых объекта остаются связанными между собой вне зависимости от расстояния между ними. Используя это явление, можно было бы мгновенно передавать данные с помощью двух связанных между собой квантовых накопителей на любые расстояния без проводов.

«Представьте космический корабль, который стартует с Земли и улетает в космос. На Земле и на корабле находится множество пар частиц, связанных квантовой запутанностью. Таким образом с помощью корабля в космос отправляется информация с Земли. Раньше этот корабль едва отлетел бы от Земли, и информация на нем исчезла бы. Теперь он может сохранять ее, путешествуя на гораздо большие дистанции», — объяснила она.

Исследователи планируют продолжить эксперименты. Они уверены, что смогут достичь новых рекордов по времени сохранения квантового состояния частиц.

Облачные хранилища или материальные носители: настоящее и будущее

Облачное хранилище данных — модель онлайн-хранилища, в котором данные хранятся на многочисленных распределённых в сети серверах, предоставляемых в пользование клиентам, в основном, третьей стороной. В отличие от модели хранения данных на собственных выделенных серверах, приобретаемых или арендуемых специально для подобных целей, количество или какая-либо внутренняя структура серверов клиенту, в общем случае, не видна. Данные хранятся и обрабатываются в так называемом облаке, которое представляет собой, с точки зрения клиента, один большой виртуальный сервер. Физически же такие серверы могут располагаться удалённо друг от друга географически, вплоть до расположения на разных континентах.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Сулейманов Арслан. Работа.docx

Еще из плюсов Copy.com можно отметить красивый и понятный интерфейс; кроссплатформенность сервиса — есть приложения для Android, iOS, Linux, Mac OS X, Windows и Windows Phone; отсуствие ограничения на размер загружаемого файла.

Copy.com предлагает такие тарифные планы:

Бесплатный — 15 Гбайт (можно расширить разными действиями до 22 Гбайт );

Pro 250 — 250 Гбайт $9.99/мес. или $99/год;

Pro 500 — 500 Гбайт $14.99/мес. или $149/год;

Сайт Gopy.com: https://www.copy.com

Безопасны ли удалённые «облачные хранилища» данных в наше время?

Пожалуй, в мире нет абсолютно безопасных мест в глобальной сети. Это реальность, даже такие зашифрованные сети как «ТОР» и «i2р» не без греха. Так что либо удобство с доступом к данным с любой точки планеты, либо сидеть всем в локальной сети с минимальным доступом.

Прежде всего надо решить вопрос о важности данных.

Если же у вас сверхсекретная коммерческая информация, разглашение которой обойдется вам в миллионные убытки — такие данные ни в коем случае нельзя выкладывать в открытом виде даже на самых надёжных удалённых серверах. Ведь те же конкуренту, могут за полцены нанять хакеров , а «бравые умельцы» либо сломают, либо заблокируют Ddos или спамом вам доступ к данным. Это да! Такие риски реально существуют.

Немаловажный вопрос о честности тех, кому вы доверяете информацию. Кто содержит дата-центры, стойки с серверами и прочей ерундой связанной с подключением в глобальную сеть. Тут риски, как и при любых других поисках партнёров и заключении контрактов. У каждой компании должен быть выработан свой механизм привлечения сторонних подрядчиков, и просто совет «друга» тут не всегда проходит. Но это отдельный разговор, как искать надёжные «облачные сервисы», тут двумя строчками не обойдешься. Так что пока оставлю это дело для отдельной статьи.

И главное, как стало известно из последних шпионских скандалов, удалённые виртуальные сервисы поисковых гигантов или зарубежных монстров IT-индустрии негласно держат на крючке спецслужбы. Что ж и это весомый аргумент против.

Материальные носители информации.

Носи́тель информа́ции (информацио́нный носи́тель) — любой материальный объект или среда, способный достаточно длительное время сохранять (нести) в своей структуре занесённую в/на него информацию. Это может быть, например, камень, дерево, бумага, металл, пластмассы, кремний (и другие виды полупроводников), лента с намагниченным слоем (в бобинах и кассетах), пластик со специальными свойствами (для оптической записи И — CD, DVD и т. д.), ЭМИ (электромагнитное излучение) и т. д. и т. п.

Носителем информации может быть любой объект, с которого возможно (доступно) чтение (считывание) имеющейся на нём (нанесённой, записанной) информации.

Носители информации в науке (библиотеки), технике (скажем, для нужд связи), общественной жизни (СМИ), быту применяются для:

– записи

– хранения

– чтения

– передачи (распространения)

создания произведений компьютерного искусства

Зачастую сам носитель информации помещается в защитную оболочку, повышающую его сохранность и, соответственно, надёжность сохранения информации (к примеру: бумажные листы — в обложку, микросхему памяти — в пластик (смарт-карта), магнитную ленту — в корпус и т. д.).

Классификация носителей.

По природе носителя:

вещественно-предметные (книги, письма, археологические и палеонтологические находки, аппаратные запоминающие устройства)

биохимические (ДНК, РНК и т. п.)

волново[уточнить]-полевые( звуковые, электромагнитные и проч. волны)

По происхождению:

естественные (свет звёзд, несущий информацию о химическом содержании их атмосфер; кости динозавров, несущие информацию об их размерах; метеориты)

искусственные (лист бумаги с пробитыми по определённому правилу отверстиями, несущий закодированный текст; радиоволны, излучённые антенной станции дальней космической связи, несущие команды для космического робота)

По основному назначению:

основные: источник информации (источник и т.п.)и получатель информации (получатель и т.п.);

промежуточные (вспомогательные и т.п.): линии связи и их элементы, включая антенно-фидерные устройства и элементы, преобразователи (акусто-электрические, электроакустические, электромагнитные и т.п.);

функциональные, как санкционированные элементы систем и линий связи;

паразитные, как несанкционированные элементы систем и линий связи, которые могут быть элементами каналов утечки информации;

общего (широкого) назначения (например, бумага);

специализированные (например — только для цифровой записи);

По количеству циклов записи:

для однократной записи;

для многократной записи;

По долговечности:

для долговременного хранения (прекращение выполнения функции носителя обусловлено обстоятельствами случайными);

для кратковременного хранения (прекращение функции обусловлено процессами закономерными, приводящими к неизбежной деградации носителя);

В общем случае границы между этими разновидностями носителей довольно расплывчаты и могут варьироваться в зависимости от ситуации и внешних условий.

Основные материалы.

бумага (перфолента, перфокарта, листы);

пластик (штрих-код, оптические диски);

магнитные материалы (магнитные ленты и диски);

полупроводники (различные типы ПП-памяти);

Также ранее имели распространение: обожжённая глина, камень, кость, древесина, пергамент, берёста, папирус, воск, ткань и др.

Для внесения изменений в структуру материала носителя используются различные виды воздействия:

механическое (резьба, сверление, шитьё);

термическое (выжигание);

электрическое (электрические сигналы);

химическое (краска и тп.)

и др.

Электронные носители.

К электронным носителям относят носители для однократной или многократной записи (обычно цифровой) электрическим способом: CD-ROM, DVD-ROM, полупроводниковые (флеш-память и т. п.), дискеты.

Имеют значительное преимущество перед бумажными (листы, газеты, журналы) по объёму и удельной стоимости. Для хранения и предоставления оперативной (не долговременного хранения) информации — имеют подавляющее преимущество, также имеются значительные возможности по предоставлению И в удобном потребителю виде (форматирование, сортировка). Недостаток — малый размер экрана (или значительный вес) и хрупкость устройств считывания, зависимость от источников электропитания.

В настоящее время электронные носители активно вытесняют бумажные, во всех отраслях жизни, что приводит к значительному сбережению древесины. Минусом их является то, что для считывания И для каждого типа и формата носителя необходимо соответствующее ему устройство считывания.

Устройства хранения.

Носитель, в совокупности с механизмом для записи/считывания на него информации (устройством считывания, считывающим устройством), называется устройством хранения информации (также — накопитель информации, если оно предусматривает дозапись поступающей к уже имеющейся). Эти устройства могут быть основаны на самых разных физических принципах записи.

В некоторых случаях (для гарантии считывания, при редкости носителя и т. п.) носитель информации доставляется потребителю вместе с запоминающими устройством для его считывания.

С помощью интернет-программы Mindomo создаем мыслительную карту по нашей теме. Информация взята из вышеперечисленного текста.

Теперь сравним характеристики первого и второго, их достоинства и недостатки.

При подготовке материала использовались источники:
https://hi-tech.mail.ru/review/51833-na_chem_my_budem_hranit_informaciyu/
https://www.cnews.ru/news/top/sozdan_kvantovyj_nakopitel_dannyh
https://www.referat911.ru/Informatika/oblachnye-hranilishha-ili-materialnye-nositeli/490483-3148074-place2.html