- Tallennustekniikan kehitys on edennyt reikäkorteista ja magneettinauhoista kiintolevyihin, optisiin asemiin ja yhä pienempään ja halvempaan flash-muistiin.
- Nopeiden verkkojen ja suurten datakeskusten yhdistelmä on vauhdittanut pilvipalveluita, datajärviä ja hajautettua massiivista big datan tallennustilaa.
- Nykyiset haasteet keskittyvät kestävyyteen, tietoturvaan ja eksponentiaalisen datan kasvun hallintaan, tutkien teknologioita, kuten holografista muistia ja DNA:n tallennusta.
Ihmiskunta on läpi historian keksinyt kaikenlaisia temppuja ja laitteita tiedon tallentamiseen : savitauluista ja reikäpahvikorteista ympäri maailmaa levinneisiin tietopilviin. Nykyään tuottamamme datan määrä on niin valtava, että aivomme, olivatpa ne kuinka kehittyneitä tahansa, jäävät vajaaksi ja tarvitsevat teknologista apua.
Sen ymmärtäminen, miten olemme siirtyneet muutamasta kilotavusta metallikaapistamme teratavuihin taskuissamme ja zettatavuihin hajautetuissa datakeskuksissa, ei ole vain historiallinen kuriositeetti: se selittää, miksi työskentelemme niin kuin työskentelemme, miten kulutamme digitaalista viihdettä ja mitä riskejä kohtaamme menettäessämme muistoja, asiakirjoja tai tietoa, jos valitsemme väärän tallennusvälineen.
Ihmisen muistista ensimmäisiin tiedontallennuskoneisiin
Ennen kuin keskustelemme levyistä, nauhoista tai pilvistä, on syytä muistaa, että ensimmäinen tallennuslaite on ihmisaivot , joiden biologinen muisti on rajallinen ja epätäydellinen . Evoluutio on kasvattanut niiden kokoa ja kapasiteettia: lajien, kuten Australopithecus afarensis , aivojen tilavuus oli noin 400–500 cm³, Homo habilis -ihmisen aivot olivat 600–700 cm³, Homo erectus -ihmisen aivot 800–1100 cm³ ja neandertalinihmisen noin 1200–1600 cm³ . Nykyihmisen, Homo sapiensin, aivojen tilavuus on noin 1230 cm³.
Tämä harppaus mahdollisti työkalujen valmistamisen, kulttuurien, rituaalien ja monimutkaisten kielten luomisen , mutta muisti on edelleen hauras: unohdamme, vääristämme muistoja emmekä pysty käsittelemään nykyistä tietovyöryä. Siksi on tarpeen kehittää ulkoisia laitteita, jotka tallentavat tietoa vakaasti ilman, että ne olisivat riippuvaisia neuroneistamme.
Reikäkortit: reikien kieli
Ensimmäinen merkittävä harppaus kohti digitaalista tallennusta oli mekaaninen: reikäkortit . Vuonna 1725 ranskalainen Basile Bouchon kehitti rei'itettyjen korttien järjestelmän kutomakoneiden ohjaamiseksi. Se ei ollut laskentaa nykyaikaisessa mielessä, mutta se oli menetelmä käskyjen koodaamiseen ja uudelleenkäyttöön.
Vuonna 1837 brittiläinen matemaatikko Charles Babbage suunnitteli kuuluisan analyyttisen koneensa , liikkuvilla osilla varustetun laskukoneen, joka käytti reikäkortteja sekä komentojen että tulosten syöttämiseen. Reiät toimivat päälle/pois-kytkiminä , jotka ennakoivat binäärikoodia.
Myöhemmin amerikkalainen Herman Hollerith toteutti tämän ajatuksen käytännössä teoksessaan Analytical Engine for the Census: rei'itetyt reiät edustivat ohjeita ja myös tietoja, jotka kone pystyi lukemaan automaattisesti. Vuosikymmenten ajan reikäkortit olivat ohjelmien ja tietojen vakiotallennusväline monissa tietokoneissa.
60-luvulta lähtien magneettiset teknologiat alkoivat korvata ne, vaikka niitä käytettiin vielä 80-luvulla esimerkiksi standardoituihin testeihin tai rei'itetylle paperille tehtävään elektroniseen äänestykseen.
Magnetismin alku: nauhat, rummut ja ytimet
50-luvulla tietojenkäsittelyn maailma omaksui magnetismin tiedon tallentamiseen. Perusajatus on yksinkertainen: päällystä väliaine magnetisoituvalla materiaalilla ja järjestä se pieniksi alueiksi (dipoleiksi), jotka edustavat bittejä.
Vuonna 1928 saksalainen insinööri Fritz Pfleumer patentoi magneettinauhan , joka oli saanut inspiraationsa Valdemar Poulsenin magneettikaapelista. Vuonna 1965 Mohawk Data Sciences esitteli magneettinauhakooderin, jonka tarkoituksena oli korvata reikäkortit vähitellen . Nauhat tarjosivat suurempaa kapasiteettia halvemmalla, vaikka käyttö pysyikin peräkkäisenä.
Vuonna 1932 itävaltalainen Gustav Taushek keksi magneettirummun , magnetisoituvalla materiaalilla päällystetyn sylinterin. Näihin rumpuihin mahtui noin kymmenentuhatta sanaa , ja ne olivat nykyaikaisten kiintolevyjen suoria edeltäjiä, sillä ne tarjosivat nopeamman tiedonsiirron kuin nauhat.
Samoihin aikoihin syntyi teknologioita keskusmuistille. 40-luvun lopun ja 50-luvun välisenä aikana kehitettiin magneettinen ydinmuisti , jota kutsutaan myös toroidimuistiksi: pieniä ferromagneettisesta materiaalista valmistettuja renkaita, joiden läpi kulkee johtavia lankoja. Jokainen ydin tallensi yhden bitin , ja sen magneettinen tila voitiin lukea ja kirjoittaa nopeasti.
Vuonna 1953 MIT hankki patentin ja rakensi Whirlwind -tietokoneen , joka oli edelläkävijä magneettisydämen RAM-muistin käytössä. Se oli paljon nopeampi ja luotettavampi kuin reikäkortit, mutta sen valmistus oli monimutkaista ja kallista , ja se vaati erittäin tarkkaa ja työlästä kokoonpanoa.
Elektroniset muistit: Williamsin putkesta puolijohteeseen
Ennen kuin transistorit mullistivat kaiken, oli olemassa elektronisia tallennusratkaisuja. Vuonna 1946 professori Frederick C. Williams ja Tom Kilburn kehittivät niin kutsutun Williamsin putken Manchesterin yliopistossa. Se oli muunneltu katodisädeputki, jonka avulla binääridataa voitiin tallentaa latauskuvioina näytölle . Sitä käytettiin RAM-muistina varhaisissa tallennetun ohjelmiston tietokoneissa.
Vuonna 1948 esiin tuli toinen epätavallinen teknologia: Selectron , termioninen venttiili, joka kykeni toimimaan RAM-muistina . Sen kehitti Jan A. Rajchman ja hänen tiiminsä Radio Corporation of Americassa (RCA). Vaikka se oli teknisesti mielenkiintoinen, sen monimutkaisuus ja kustannukset rajoittivat merkittävästi sen käyttöönottoa.
Vuonna 1949 esiteltiin viivemuisti , joka perustui signaalin etenemiseen fyysisessä väliaineessa (esimerkiksi elohopeassa tai kvartsissa) kuluvan ajan hyödyntämiseen. Bitit koodattiin pulsseina, jotka kiersivät jatkuvasti väliaineen läpi; se oli nerokas ratkaisu, mutta ei kovin joustava verrattuna myöhempään RAM-muistiin.
50-luvun lopulla magneettisydämisistä muistista tuli hallitseva RAM-muisti, kunnes puolijohteet alkoivat syntyä 60- ja 70-luvuilla . Vuonna 1966 vasta perustettu Intel alkoi myydä 2000-bittisiä puolijohdemuistisiruja , joissa jokainen kenno sisälsi miniatyyritransistoreja tai kondensaattoreita.
Vuonna 1966 ilmestyi myös DRAM (Dynamic Random Access Memory) . DRAMissa jokainen bitti tallennetaan sähkövarauksena kondensaattoriin . Se on haihtuva muisti: jos virta katkaistaan, tiedot menetetään. Se on kuitenkin erittäin tiheää ja edullista, joten siitä tuli henkilökohtaisten tietokoneiden ja palvelimien vakiokeskusmuisti.
Sitä vastoin ROM (Read-Only Memory) on ohjelmoitu pysyvästi ja säilyttää tiedot, vaikka laite olisi sammutettu, mikä on erittäin hyödyllistä laiteohjelmiston ja käynnistysrutiinien tallentamiseen.
Edistykselliset magneettiset innovaatiot: Twistor ja Bubble Memory
Tutkija Andrew Bobeck keksi Twistor-muistin Bell Labsissa vuonna 1957. Tämä tekniikka kiersi magneettinauhaa johtavan langan ympärille toroidisydämien sijaan, mikä vähensi painoa, virrankulutusta ja tuotantokustannuksia.
Bell Labs esitteli Twistorin magneettisydämille parempana vaihtoehtona: halvempana, kevyempänä ja helpompana valmistaa . Sen kaupallinen ikkuna oli kuitenkin lyhyt, koska pian markkinoille saapui kompaktimpia ja skaalautuvampia puolijohde-RAM-siruja.
Tämän tutkimuksen perusteella Bobeck kehitti kuuluisan Bubble Memory -tekniikan vuonna 1980. Tässä tekniikassa käytettiin erittäin ohutta magneettisesta materiaalista valmistettua kalvoa, johon muodostettiin pieniä magnetoituja alueita, "kuplia" , joista jokainen edusti yhtä bittiä. Se oli haihtumatonta ja melko kestävää , vaikkakin sitä oli vaikea valmistaa suuressa mittakaavassa.
Magneettilevyt ja -nauhat: IBM 350:stä levykkeelle
Suuri harppaus nykyiseen tekniikkaan tuli magneettilevyjen myötä . Vuonna 1951 UNIVAC I:ssä oli jo nauha-asemia, jotka pystyivät tallentamaan jopa 128 sanaa tuumalle. Mutta nykyaikaisen tekniikan kuningas oli kiintolevy.
Vuonna 1956 IBM julkaisi IBM 350:n , jota pidetään ensimmäisenä modernina kiintolevynä. Sen kapasiteetti oli noin 4,4 Mt , se koostui viidestäkymmenestä 24-tuumaisesta levystä, jotka pyörivät 1200 rpm:n nopeudella, ja se oli suunnilleen jääkaapin kokoinen ja painoi yli tonnin. Silti se tarjosi erittäin nopean satunnaisen haun verrattuna nauhakiintolevyihin.
Ajan myötä magneettisen tallennustekniikan parannukset johtivat kiintolevyjen kapasiteetin kasvuun, hinnan laskuun ja pienenemiseen , mikä lopulta on johtanut nykypäivän pöytätietokoneiden ja kannettavien kiintolevyihin, jotka ovat useiden teratavujen kokoisia 3,5 tai 2,5 tuuman muodoissa. Tätä päätöstä verrataan nykyään SSD-levyihin ja ulkoisiin kiintolevyihin.
Suurten kiintolevyjen rinnalla IBM mainosti myös levykkeitä . Vuosina 1971–1972 ilmestyivät 8-tuumaiset levykkeet , joiden alkuperäinen kapasiteetti oli noin 80 kt. Ne koostuivat magneettisella oksidilla päällystetystä joustavasta materiaalista valmistetusta levystä suojakotelon sisällä.
Vuonna 1975 Allan Shugart kehitti 5,25-tuumaisen levykkeen , joka oli helpommin hallittavissa henkilökohtaisissa tietokoneissa. Näiden levykkeiden kapasiteetti oli varhaisissa versioissaan noin 110 kt, ja ne olivat nopeampia ja halvempia kuin 8-tuumaiset levyt. Vuoteen 1978 mennessä oli jo noin kymmenen valmistajaa, jotka valmistivat 5,25-tuumaisia asemia.
80-luvun alussa klassinen 3,5-tuumainen levyke räjähti markkinoille jäykällä kotelollaan ja magneettista pintaa suojaavalla metalliliuskalla. Se oli kestävämpi, kompaktimpi ja sen kapasiteetti oli suurempi kuin edeltäjänsä. Siitä tuli niin suosittu, että monissa ohjelmissa "Tallenna"-kuvake on edelleen levyke.
Vaikka ne ovat käytännössä vanhentuneita kotitalousympäristössä, jotkut kriittiset infrastruktuurit, kuten tietyt sotilas- tai ydinjärjestelmät, ovat ylläpitäneet levykeasemia yllättävän monta vuotta juuri niiden yksinkertaisuuden ja eristäytyneisyyden vuoksi, mikä liittyy vanhojen tietokoneiden säilytykseen.
Magneettinauha tietojenkäsittelyssä: varmuuskopioinnista kestävyyteen
Vaikka magneettinauhan peräkkäinen käyttö tekee siitä levyjä hitaamman, sen alhainen hinta-kapasiteetti-suhde ja kestävyys ovat tehneet siitä tärkeän tallennusvälineen massiivisille varmuuskopioille.
80-luvulla ilmestyivät datalle mukautetut äänikasetit , joita käytettiin laajalti kotikäyttöön tarkoitetuissa mikrotietokoneissa, ja myöhemmin erityiset varmuuskopionauhat, kuten Sonyn vuonna 1987 kehittämä DAT (Digital Audio Tape) . Se oli uudelleensuunniteltu kasetti, jossa oli 4 mm:n nauha kompaktissa kasetissa.
Vuonna 1989 Sony ja Hewlett-Packard julkaisivat DDS-standardin (Digital Data Storage) , joka on DAT:n kehitysaskel, joka keskittyi tietokoneiden tiedontallennukseen. Se tarjosi kasvavaa kapasiteettia suhteellisen pienissä formaateissa , mikä oli ihanteellista yrityksille.
Optiset levyt: CD, DVD ja Blu-ray
Magneettisen tallennuksen hallitessa uutta lähestymistapaa oli muodostumassa: optinen tallennus lasereiden avulla . 60-luvulla keksijä James T. Russell työsti ajatusta valon käyttämisestä musiikin tallentamiseen ja toistamiseen. Vuosien ajan sitä pidettiin lähinnä uutuutena.
Vuonna 1975 Sony ja Philips investoivat voimakkaasti hänen projektiinsa ja rahoittivat sen kehitystä. Tuloksena oli kompaktilevy (CD) , joka lanseerattiin kaupallisesti vuonna 1980. Äänen osalta levylle pystyttiin tallentamaan noin 700 Mt dataa tietokonemuodossa, mikä oli tuolloin valtava määrä levykkeisiin verrattuna.
Vuonna 1984 ilmestyi CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) , joka käytti samaa fyysistä formaattia kuin ääni-CD, mutta koodasi tietokonedataa. Levyn muovipintaan on syövytetty mikrokuoppia ja tasaisia alueita , jotka laser tulkitsee biteiksi.
Myöhemmin ilmestyi tallennukseen sopivia variantteja: vain kirjoituskelpoinen CD-R ja uudelleenkirjoitettava CD-RW , joka esiteltiin vuonna 1995. Näiden avulla kuka tahansa käyttäjä pystyi tallentamaan ja poistamaan tietoja useita kertoja samalle levylle.
Vuonna 1995 markkinoille tuli DVD (Digital Versatile Disc) , joka lisäsi merkittävästi tiedontallennuskapasiteettia. Yksikerroksinen DVD-levy kapasiteettiinsa 4,7 Gt ja kaksikerroksiset DVD-levyt kaksinkertaistivat sen. Siitä tuli standardi kotivideoille ja suurten ohjelmistojen jakelulle.
Kilpailijaksi yritettiin HD-DVD -formaatin ilmestymistä vuonna 2005 Toshiban, NEC:n ja Sanyon mainostamana. Se tarjosi teräväpiirtoa, mutta kaupallisen taistelun voitti lopulta vuonna 2003 lanseerattu Blu-ray , joka perustui lyhyemmän aallonpituuden siniviolettiin laseriin , jonka avulla samaan fyysiseen tilaan voidaan tallentaa enemmän tietoa.
Blu-ray vakiinnutti asemansa teräväpiirtovideon ja suuren tallennustiheyden tallennuksen välineenä , jonka kapasiteetti on 25 Gt kerrosta kohden ja monikerroksiset versiot, jotka yltävät kymmeniin gigatavuihin levyä kohden.
Magneto-optiset mediat ja hybridiformaatit
Puhtaan magnetismin ja optisten levyjen väliin syntyi hybridilevyperhe: magneto-optiset levyt . Ne esiteltiin noin vuonna 1990, ja niissä yhdistettiin magneettisia ja optisia tekniikoita tiedon tallentamiseen ja lukemiseen.
Nämä levyt, usein 3,5 tai 5,25 tuuman kokoiset kasetit, käyttivät laseria pinnan paikalliseen lämmittämiseen ja magneettikenttää levylautasten suuntaamiseen. Lukeminen perustui heijastuneen valon polarisaation vaihteluihin (Kerrin ilmiö) . Ne tarjosivat hyvän kestävyyden ja uudelleenkirjoitusominaisuudet , vaikkakin ne olivat kalliimpia ja monimutkaisempia kuin CD- tai DVD-levyt.
90-luvulla nähtiin myös joitakin lyhytaikaisia mutta mielenkiintoisia formaatteja. Vuonna 1992 Sony julkaisi MiniDiscin , joka oli suunniteltu korvaamaan äänikasetti ja myös tallentamaan tietoa (MD Data -versioissa) ja jonka kapasiteetti oli noin 140 Mt. Vuonna 1994 Iomega lanseerasi Zipin ja myöhemmin Jazin , tuolloin suuren kapasiteetin omaavat irrotettavat levyt (100 Mt - 1 Gt), jotka pyrkivät täyttämään levykkeiden ja ensimmäisten ulkoisten kiintolevyjen välisen aukon.
Flash-muisti ja USB-asemat: loistava harppaus kannettaviin
90-luvun lopulla saapui hiljainen vallankumous: flash-muisti , eräänlainen pysyvä elektroninen tallennusmuoto. Vaikka se alun perin suunniteltiin kameroita ja kannettavia laitteita varten , se levisi pian kaikkialle.
Vuonna 1993 esiteltiin CompactFlash (CF) , kortti, joka yhdisti flash-muistin vankkaan muotoon. Sitä käytettiin laajalti sisäisenä tallennusvälineenä digitaalikameroissa ja joissakin sulautetuissa tietokoneissa . Pian sen jälkeen tulivat SmartMedia (Toshiba, 1995) ja Siemensin ja SanDiskin Multimedia Card (MMC) vuonna 1997.
Vuonna 1999 IBM julkaisi Microdriven , pienikokoisen kiintolevyn, joka oli kompaktin kortin kokoinen, ja vuonna 2000 Secure Digital (SD) -kortit tulivat suosituiksi . Niissä oli sisäänrakennettu salaus ja vakiomitat 32 x 32 x 2,1 mm. SD-korteista tuli tosiasiallinen standardi matkapuhelimille, kameroille ja monille kannettaville laitteille.
Merkittävä käännekohta keskivertokäyttäjälle oli USB-muistitikku . Vuoden 2000 tienoilla singaporelainen yritys Trek 2000 International esitteli ThumbDriven , jota pidetään ensimmäisenä kaupallisesti menestyneenä USB-muistitikkuna. Se käytti NAND-flash-muistia ja liitettiin suoraan USB-porttiin ilman ulkoista virtalähdettä tai monimutkaisia ohjaimia, vaikka joskus on hyödyllistä olla tietoinen USB-keskittimien mahdollisista ongelmista . Nämä asemat, joita kutsutaan myös muistitikuiksi, USB-tikuiksi tai flash-asemiksi , tarjosivat kapasiteettia alkaen muutamasta megatavusta ja kasvoi pian kymmeniin gigatavuihin. Niissä ei ollut liikkuvia osia, ne kestivät tuhansia kirjoitussyklejä ja olivat erittäin kestäviä iskuille ja sähkömagneettisille häiriöille . Tämän myötä ne korvasivat levykkeet ja alkoivat varjostaa CD- ja DVD-levyjä tallennusvälineinä.
SSD-levyt ja puolijohdekiintolevyt: Nopeuta ja purista kapasiteettia
Sama flash-muistitekniikka synnytti SSD-levyt (Solid-state-drive) . Nämä laitteet toimivat käyttöjärjestelmän näkökulmasta kuten kiintolevyt, mutta sisäisesti ne ovat toisiinsa kytkettyjä flash-siruja ilman levyjä tai luku-/kirjoituspäitä. Jos olet kiinnostunut eroista muihin teknologioihin, kuten NVMe-tallennustilaan , se on varsin paljastava.
Ensimmäiset kaupallisesti menestyneet SSD-levyt tulivat yrityksiltä, kuten SanDisk , ja ne levisivät nopeasti kannettaviin ja pöytätietokoneisiin syrjäyttäen kiintolevyt, joissa tiedonsiirtonopeus ja pienempi virrankulutus ovat avainasemassa. Niiden sirut eroavat tyypillisistä USB-muistitikuista ja tarjoavat parempaa suorituskykyä, kestävyyttä ja kulutuskestävyyttä , mikä tarkoittaa korkeampaa hintaa gigatavua kohden.
Samaan aikaan perinteiset kiintolevyt ovat jatkaneet kehitystään. Yksi uusista teknologioista on Shingled Magnetic Recording (SMR) . Erillisten raitojen sijaan ne on osittain päällekkäin asetettu kuten kattotiilet , jolloin raidat leikataan menettämättä olennaista sisältöä.
Tämä mahdollistaa suuremman kapasiteetin samassa fyysisessä tilassa pitäen samalla kustannukset alhaisina ja hyödyntäen olemassa olevaa kiintolevyinfrastruktuuria. SMR on jo läsnä monissa nykyaikaisissa kiintolevyissä, erityisesti massatallennukseen ja arkistointiin suunnitelluissa suuren kapasiteetin sarjoissa.
Fyysisestä varastosta datakeskukseen: siilot, järvet ja Big Data
Digitaalisen tiedon räjähdysmäinen kasvu johti organisaatioiden luomaan suuria loogisia tallennusjärjestelmiä. Tämä johti datasiiloihin , jotka ovat tietylle osastolle tai järjestelmälle tallennettuja tietokokonaisuuksia, jotka eivät ole yhteensopivia tai joita on vaikea integroida yrityksen muun sisällön kanssa.
Aluksi näitä siiloja pidettiin outoina datasaarekkeina, mutta ajan myötä niistä tuli arvokas tietolähde Big Datalle , joka mahdollisti suurten historiallisten tietomäärien yhdistämisen ja analysoinnin. Myöhemmin syntyi datajärven käsite.
Tietojärvi tallentaa tietoa alkuperäisessä , käsittelemättömässä muodossaan , jota tyypillisesti hallitaan NoSQL-tietokannoilla. Nämä järjestelmät hyväksyvät strukturoitua, puolistrukturoitua ja strukturoimatonta dataa, minkä ansiosta analyytikot ja tekoälyalgoritmit voivat käsitellä tietoa tarvittaessa.
BBVA OpenMindin kaltaisten aloitteiden mukaan datajärvet käyttävät matalarakenteisia arkkitehtuureja ilman jäykkiä hierarkkisia rakenteita joustavan käytön helpottamiseksi ja kustannusten pitämiseksi alhaisina. Niistä on tullut olennainen osa Big Data- ja tekoälyprojekteja.
Pilvi ja verkkotallennustila: dataa kaikkialla
Seuraava merkittävä muutos ei niinkään ollut uusi fyysinen media kuin mallin muutos nopeiden verkkojen ansiosta . Parempi kaistanleveys ja halvempi levytila mahdollistivat valtavien, internetin kautta saavutettavien datakeskusten rakentamisen.
Näin syntyi pilvilaskenta ja sen myötä pilvitallennus . Käyttäjän näkökulmasta pilvi tarjoaa käytännössä rajattoman kapasiteetin, johon pääsee käsiksi mistä tahansa laitteesta ja paikasta maksua vastaan tai jopa ilmaiseksi, jos rajoitukset hyväksytään.
Käytännössä "pilvi" on valtava kokoelma palvelimia, levyryhmiä, SSD-levyjä, nauhoja ja sisäisiä verkkoja . Sitä käytetään sekä varmuuskopiointiin että asiakirjojen, valokuvien ja videoiden ensisijaiseen tallennukseen . Jos käytät sähköpostia, sosiaalista mediaa tai suoratoistopalveluita, käytät jo pilvitallennustilaa päivittäin.
Palveluntarjoajien on täytynyt vahvistaa turvallisuutta salauksen, todennuksen ja käyttöoikeuksien hallinnan avulla, koska jaettu arkkitehtuuri aiheuttaa luottamuksellisuushaasteita. Pankkialaan, kuten pankkitoimintaan, sovelletaan tiukkoja määräyksiä näiden riskien lieventämiseksi.
Yleiskäyttöisen verkkotallennuksen lisäksi on olemassa erityisiä langattomia kotitallennusratkaisuja . Historiallinen esimerkki on Apple AirPort Time Capsule , Wi-Fi-laite, joka integroi reitittimen ja jopa 3 Tt:n kiintolevyn ja on suunniteltu automaattisiin varmuuskopiointeihin ja langattomaan tiedonsiirtoon Apple-laitteista.
Uusia alueita: hologrammit, DNA ja erittäin pitkäikäiset materiaalit
Tulevina vuosikymmeninä odotettavan datatulvan edessä tallennustutkimus etsii hyvin erilaisia polkuja kuin levyillä tai flash-asemilla. Yksi näistä on holografinen muisti , joka tallentaa digitaalista dataa materiaalin, kuten kiteiden tai fotopolymeerien , tilavuuteen sen sijaan, että se rajoittuisi sen pintaan.
Holografisen muistin suuri etu on, että se voi hyödyntää tallennusvälineen paksuutta tiedon tallentamiseen 3D-muodossa (Bragg-volyymi) ja saavuttaa valtavia tiheyksiä. Vaikka prototyyppejä on olemassa, se ei ole vielä laajalti käytetty teknologia, mutta siitä on tulossa yksi mahdollinen pitkän aikavälin ratkaisu erittäin tiheään arkistointiin.
Toinen kiehtova ala on DNA:n varastointi . DNA, elämän molekyyli, voi koodata hämmästyttävän määrän tietoa: arviolta 2,2 petatavua grammaa kohden . Teoriassa kaikki ihmiskunnan tuottama data mahtuisi lusikalliseen DNA:ta.
Lisäksi DNA on erittäin pitkäikäinen tallennusväline , joka pystyy säilyttämään tietoa tuhansia vuosia, jos se säilytetään oikein. Nykyinen ongelma on kustannukset ja nopeus: alle 100 kilotavun datan koodaaminen voi maksaa noin 1 500 dollaria, ja synteesi- ja sekvensointiprosessit ovat edelleen hitaita.
Keinotekoisen DNA:n tai modifioitujen biomolekyylien käyttöä tutkitaan näiden operaatioiden kustannusten ja nopeuden vähentämiseksi, mutta se on vielä kokeiluvaiheessa. Ajatus on kuitenkin selvä: siirtyä levyistä ja siruista aidosti molekyylitallennukseen.
Samaan aikaan nanoteknologiat avaavat ovia sovelluksille, kuten hiili-isotooppien (esimerkiksi hiili-12-atomit "0":lle ja hiili-13-atomit "1":lle) tai erityisen stabiilien mineraalimateriaalien käytölle. Vuonna 2023 Cerabyte -yritys ilmoitti järjestelmästä, joka käyttää laseria kaivertamaan kolmiulotteisia QR-koodien kaltaisia tietoryhmiä mineraalialustalle . Järjestelmä kestää äärimmäisiä lämpötiloja, tulipaloja, tulvia ja jännitepiikkejä ja sen arvioitu käyttöikä on yli 5 000 vuotta.
Luotettavuus, bittien mätäneminen ja kopiot: tallennuksen vähemmän hohdokas puoli
Tallennusvälineestä riippumatta niillä kaikilla on yksi ongelma: niiden käyttöikä on rajallinen ja ne ovat alttiita vikaantumiselle . Kiintolevyt voivat vaurioitua iskuista, nauhat voivat menettää magnetointiaan, optiset levyt voivat heikentyä ja flash-muistit voivat menettää varaustaan ajan myötä.
Usein mainittu ilmiö on bittimädäntyminen , hiljainen heikkeneminen, jossa jotkut bitit muuttavat arvoaan ilman, että sitä välittömästi huomataan . Tämä vaikuttaa erityisesti pitkäaikaisiin tallennusvälineisiin, kuten vanhoihin kiintolevyihin, nauhoihin tai flash-asemiin, joita ei lueta vuosia.
Siksi on suositeltavaa käyttää tallennusvälineitä säännöllisesti (esimerkiksi lukemalla USB-asemaa silloin tällöin) ja kopioida tiedot uudelle tallennusvälineelle muutaman vuoden välein. RAID-järjestelmät, kuten virheenkorjauskoodeja käyttävät järjestelmät , mahdollistavat vaurioituneiden tietojen rekonstruoinnin redundanssin avulla, mutta ne eivät koskaan poista riskiä kokonaan.
Luokittelun osalta erottelemme tyypillisesti ensisijaisen tallennustilan (RAM, välimuisti), joka on erittäin nopea mutta muuttumaton ja prosessorin suoraan käytettävissä, ja toissijaisen tallennustilan (levyt, SSD-levyt, nauhat, pilvitallennustila), joka on hitaampaa mutta muuttumatonta. Toissijaisen tallennustilan sisällä erottelemme edelleen peräkkäisen käytön (nauhat) ja satunnaisen käytön (levyt, SSD-levyt, flash-tallennustila) riippuen siitä, voimmeko siirtyä suoraan haluamiimme tietoihin vai onko meidän skannattava koko tieto alusta alkaen.
Teknologiasta riippumatta ainoa todellinen puolustuskeino tietojen menetystä vastaan on redundanssi ja hyvin suunnitellut varmuuskopiot . Ja arkaluonteisten tietojen käsittelyssä avuksi tulevat kryptografia , sekä julkinen avain (RSA jne.) että symmetrinen avain (AES, DES), mikä on erityisen tärkeää pilvitallennuksen yhteydessä.
Kaiken kaikkiaan tallennushistoria on vienyt meidät valtavista, muutaman kilotavun kapasiteetin omaavista koneista pieniin, teratavuja käsitteleviin siruihin ja zettatavuja hallitseviin hajautettuihin järjestelmiin; ja silti etsimme edelleen uusia, tiheämpiä, kestävämpiä ja turvallisempia tallennusvälineitä hologrammeista DNA:han tai eksoottisiin mineraalimateriaaleihin. Kaikki viittaa siihen, että aivan kuten tähänkin asti, seuraavat harppaukset yhdistävät fyysisiä innovaatioita yhä älykkäämpiin verkkoarkkitehtuureihin, jotta voimme jatkossakin tallentaa ja hakea lähes tiedostamattamme valtavan määrän päivittäin tuottamaamme dataa.
