视点·观察 我们的数字存储空间会耗尽吗?( 二 )


我们已经看到,许多技术为解决未来的数据存储需求带来了希望,但每一项技术也都面临着有待解决的挑战 。除此之外,我们还可以期待即将出现的技术和解决方案,先进的数据压缩技术也可能带来意想不到的收获 。
一项有趣的技术是使用单分子磁铁 。当这些由新材料(一种过渡金属)制成的磁铁被磁场磁化后,如果把磁场移除,它们仍能保持磁化状态 。过渡金属具有可切换的磁性,如自旋交叉(将一个或多个电子的自旋从上变为下,或反过来),并能在一段时间内保持这种变化 。这意味着每个分子可以包含1比特的信息,从而提供巨大的存储密度 。当然,想要将这种巨大的存储能力(如每平方英寸几百兆兆字节)变为现实,研究人员还需要克服很多障碍,包括:制造分子所需的过冷条件;存储时间过短,目前还只能以秒计;此外,还有相邻磁体互斥的问题 。
另一种技术是使用飞秒激光写入,将数百兆兆字节的数据蚀刻到纳米结构的石英玻璃盘上 。这些盘可以保存数千年,甚至可能存在数十亿年 。尽管目前该技术的读写速度很慢,但不需要过冷条件,而且石英玻璃盘在非常高的温度下依然可以安然无虞 。
大自然在很久以前就提供了一种可能满足我们未来数据存储需求的方案——DNA存储 。自然母亲知道如何以DNA的形式安全地存储大量信息,而DNA正是生命的基石 。现在,一些研究人员(生物学家、化学家和信息技术专家)正在尝试将数据(如文字、图像、音乐)通过DNA碱基对——由腺嘌呤(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)和胸腺嘧啶(T)4种碱基组成——编码成合成聚合物 。DNA的可用存储密度远远大于任何电子设备;事实上,1克DNA的数据密度可达1泽字节(zettabyte,即10^21字节) 。要理解如此巨大的数据密度,我们可以想象将人类记录的所有数据存储到一个装满DNA的容器中,其体积只需要几个鞋盒大小,而驱动这个DNA数据中心所需的能量将非常小 。此外,DNA存储可以保存数千年,同时可以有效地防御黑客攻击 。因此,合成聚合物DNA的优点是:容量大;体积非常小;持久耐用;低能量需求;无需过冷条件;以及强大的安全性 。伴随这些优势的是一些很难克服的障碍,我们发现,用化学方法写或读DNA的成本非常昂贵,而且这些操作的速度都太慢了 。
综上所述,我们确实有了一些令人兴奋的候选方案,可以解决未来的数据存储需求问题 。而且,随着我们一步步解决未来的挑战,目前尚未发现的解决方案可能就会浮出水面 。
肖恩·格林斯坦(美国哈佛商学院工商管理教授、哈佛商学院数字计划联席主席)
世界怎么会耗尽存储空间呢?这似乎是不可能的 。一个超大规模的数据中心包含几十万台服务器,其存储空间足以容纳整个维基百科——人类有史以来第三大的文字收藏(仅次于美国国会图书馆和大英图书馆) 。这表明存储空间是取之不尽的,任何耗尽存储空间的可能性都遥不可及,远远超出了社会永远无法触及的地平线 。
但也不完全如此 。对数据的新用途不断出现,而这些需求会促使人们更多地利用现有的存储资源 。也许最有趣的问题是需求是否会停止增长 。我认为至少在未来几十年不会,有两个基本原因 。首先,这是互联网的边际要求的;其次,人类的创造力也远未耗尽,会不断推出富有想象力的新应用 。
先来说说互联网的边际 。任何瓶颈的存在都会将无限的资源变成有限的资源,而每个系统至少都包含一个瓶颈 。互联网上有很多这样的瓶颈 。一个网络冲浪者搭上了曼哈顿第五大道下高速行驶的地铁,同时想要毫不延迟地发表一篇文章 。要做到这一点,就需要所有的组成部分——高速线路、多个天线、缓存内容和系统边际的更多存储空间——都以最好的状态工作 。随着视频做得越来越好、越来越大,其内容的数据强度也在增加,因此到达的速度会变慢,性能也会下降 。维基百科需要你的捐助,才能使其运营不至于成为瓶颈 。不太明显的一点是,数据的运营商想要你的业务,而这份收入中有一部分将用于系统升级 。当然,还有边际的前沿存储,存在于你的智能手机、服务器和内容传递网络中 。换句话说,现代互联网包含了诱导使用更多存储空间的市场机制 。
随着存储成本的降低,人类找到了越来越聪明的方法来对数据资源加以利用 。去年的前沿到了明年,可能就会变成日常 。曾经有一段时间,人们对发送婴儿和猫的视频,或分享更多的时尚和八卦感到很新奇 。未来几年后,自动驾驶汽车的系统或许就能处理这一切 。没有人会相信这种独创性会止步不前 。去年,一组科学家发布了一个黑洞周围碎片的可视化图像 。研究人员收集的数据如此之多,以至于无法通过互联网传输 。他们不得不把数据分成许多包裹,并通过邮寄的方式将磁盘邮寄出去 。科学家们对黑洞的观察还远没有到达尽头,但更重要的是,这个先例将激励某些聪明的发明家,在地球上寻找能够超越视觉表现界限的东西;当他或她获得这样的图像时,我们都会投以敬畏的目光 。

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