Segulband: Óvænt afturvirk leið stórtækni geymir gögnin þín

VIÐ MÖNNUR erum hamstramenn. Við elskum að safna upplýsingum. Og þessa dagana, með stafræna geymslu innan seilingar, söfnum við fáránlegu magni af dótinu, hvort sem það er á hörðum diskum heima eða í skýinu. Það gæti hins vegar komið þér á óvart að uppgötva að stór hluti upplýsinganna sem við höldum í dag – allt frá öryggisafritum af tölvupósti þínum og myndum til ögnárekstursgagna frá Large Hadron Collider – er ekki geymt á sléttum hörðum diskum, heldur á klunnum plasthylkjum sem innihalda spóluð segulbandsbönd.

Það er rétt, mikið af gögnum heimsins er geymt á segulbandi – mörg þúsund kílómetra af efninu. Þó að það kunni að vekja fortíðarþrá hjá þeim sem eru nógu gamlir til að muna að búa til hljóðblöndur og taka upp lög úr útvarpinu á snælda, hefur segulbandstækni fleygt fram gríðarlega. Svo mikið að vísindamenn í dag eru að auka geymslugetu sína á þeim hraða sem er meiri en keppinautarnir.

Jafnvel segulband hefur þó sín takmörk. Við erum að búa til svo mikið af gögnum að á endanum verður ómögulegt að geyma allt. Hvað svo?

Svo það sé á hreinu, þá er spólan sem við erum að tala um hér ekki alveg sú sama og snældurnar sem einu sinni var staflað hátt í svefnherbergjum barna á níunda áratugnum, jafnvel þótt það sé í grundvallaratriðum sama tækni. Munurinn er sá að gamaldags kassettuband er hliðrænt, en útgáfan sem notuð er til gagnageymslu í dag er stafræn – sem þýðir að upplýsingarnar eru geymdar í núllum og einum.

Betri en harðir diskar

Þegar IBM kom með fyrsta stafræna spólugeymslukerfið í atvinnuskyni á markað árið 1952 gat það geymt 2 megabæti af gögnum á einni stórri spólu. Í dag eru spólur þess mun minni en samt geyma þær 20 terabæta af gögnum, eða 60 terabætum á þjöppuðu sniði – sem eykur getu um 10 milljón-falt á 70 árum. Eitt skothylki getur geymt meira en kílómetra af stafrænu segulbandi og eru skothylkin geymd í sjálfvirkum bókasöfnum, en það stærsta rúmar allt að 23.000 þeirra.

Til að fá aðgang að gögnunum fara vélmenni fram og til baka á teinum í gegnum hylkin. Þeir vinna ótrúlega hratt, en það tekur samt 90 sekúndur fyrir vélmenni að finna skothylkið, fjarlægja límbandið, setja það á drif og finna gögnin á spólunni, en harður diskur getur sótt upplýsingarnar þínar á 10 millisekúndum. Sem er hluti af ástæðunni fyrir því að harðir diskar hafa lengi verið ráðandi í gagnageymslu.

Þá aftur, ekki þarf að sækja öll gögn á leifturhraða. Frá gervihnattamyndum og upptökum úr eftirlitsmyndavélum til óteljandi öryggisafrita af tölvupóstum þínum, tístum og fjárhagslegum gögnum, eru gagnageymslugögn þekkt í viðskiptum sem „köld“ gögn. Stafræn spóla hefur lifað af og dafnað sem leið til að geyma það vegna þess að það býður upp á nokkra kosti umfram harða diska.

Til að byrja með er borði öruggt og áreiðanlegt. Ef það er ekki í notkun er það tryggt í skothylki sínu, aftengt internetinu, sem býður upp á öfluga vörn gegn villum eða göllum í tölvuforritum, sem og netárásum. „Ef hylkið er ekki sett í drif getur enginn breytt gögnunum,“ segir IBM vísindamaðurinn Mark Lantz . Árið 2011eyddi hugbúnaðarvilla tölvupósti frá 40.000 Gmail reikningum og hafði áhrif á gagnaafrit sem geymd voru á hörðum diskum. Sem betur fer hafði Google afritað tölvupóstinn á stafræna spólu og hægt var að endurheimta reikninga fólks.

Mikilvægast er að spóla er ódýr – sem er aðlaðandi fyrir það sem Lantz kallar „skýjafyrirtæki í háum mælikvarða“ eins og Microsoft Azure, Google og Meta. Þetta er aðallega afrit af dóti eins og pósthólfinu þínu og endalausu myndunum þínum af hundinum þínum, svo og hlutum eins og snjallupptökur á öryggi heimilis, greiningar, framleiðsluskrár og ótal annað dót fyrir utan.

Í fortíðinni, til að mæta vaxandi eftirspurn eftir gagnageymslu, myndu þessi fyrirtæki bara kaupa fleiri harða diska. En afkastageta harða diskanna vex ekki nógu hratt til að halda í við þar sem þeir hafa aðeins takmarkað pláss til að skrifa gögn.

Segulband er öðruvísi. „Við erum með kílómetra af borði, stórt yfirborð,“ segir Lantz. „Við getum haldið áfram að stækka tæknina. Þeir gera það með því að minnka hluta drifsins sem geta sótt og skráð gögn, þannig að hægt sé að taka upp smærri upplýsingar á spólunni. Þú getur hugsað þér það sem muninn á því að nota þykkan merkipenna til að skrifa á A4 blað og að nota fínlínur á A3 blað. Fyrir vikið heldur geymslurými spólu áfram að stækka og það mun halda áfram um stund enn. „Við getum haldið áfram að kvarða borði og tvöfalda afkastagetu á tveggja og hálfs árs fresti í að minnsta kosti 20 ár í viðbót,“ segir Lantz.

Þrátt fyrir allt afturhæfileika sína mun spóla líka verða uppiskroppa með pláss einn daginn. Við erum að framleiða fleiri gögn en við getum geymt. Til að skilja hversu mikið, íhugaðu zettabætið – sem jafngildir um það bil 250 milljörðum DVD-diska. Árið 2020 framleiddum við um 59 zettabæta af gögnum; Spár benda til þess að árið 2025 munum við búa til 175 zettabæta á hverju ári. „Það mun ná þeim áfanga að allur plánetumassann þyrfti að vera einhvers konar stafræn gagnageymsla eða forritanlegt efni til að halda uppi stafrænni væðingu heimsins,“ segir Melvin Vopson við háskólann í Portsmouth, Bretlandi.

Við munum þurfa nýja tækni, segir hann. Vísindamenn eru að kanna möguleikana á að geyma gögn með ljóseindum og DNA. Ein forvitnilegasta lausnin er hins vegar að nota leysir til að kóða gögn í kísilgler með því að búa til nanóbyggingar sem smásjá getur lesið. Peter Kazansky við háskólann í Southampton, Bretlandi, sem hefur þegar unnið með Microsoft að því að hanna kísil-undirstaða geymslukerfi, segir að gögnin verði „nánast eilíf“ vegna þess að kísilgler er seigur fyrir nánast öllu, frá miklum hita og raka til segulmagns. og geislun. Talið er að það haldist stöðugt við stofuhita í 300 milljarða milljarða ára, sem þýðir að það gæti varðveitt dýrmæt gögn okkar löngu eftir að sólin deyr.

Við verðum bara að vona að sá sem finnur glerið hafi tækni til að uppgötva hvað er inni – og áhuga á smáatriðum í gömlum færslum okkar á samfélagsmiðlum og kattamyndum.