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一部手机能存512GB的数据,那存满整个地球需要多少GB的数据呢?

如果假设1字节的体积是1立方毫米,那么一条微信大约20字节(10个字)接近一滴水珠的体积,1张照片10万字节类似一颗苹果的大小,一集《庆余年》的大小为1GB相当于一个人的体积,特斯拉汽车自动驾驶每天所产生的数据为10TB比一栋楼还大。以此类推,2020年全球所有的数据,体积大概是60000立马千米,在整个地球上所占的面积相当于咱们中国整个宁夏省的面积。这样来说的话,你就能大概了解地球上到底有多少数据了。

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数据方块

在过去的10年里,我们每年所产生的数据都会增加50%,那么地球上能存储的数据到底有没有上限呢?会不会我们之后每天拍下的照片和视频,都再无地方可存了呢?答案是——会的,数据都被存储在硬盘里,同时硬盘的存储效率也在不断提高,比如最先进的DNA硬盘,1克就相当于300万张CD的容量。但是存储效率是有上限的,你可能知道世界上最短的长度是“普朗克长度”,而存储数据最小的单位是比特,理论上来说,存储1比特数据最小也要1普朗克面积,所以一个固定体积和质量的物理能存多少数据是有极限的,这就是贝肯斯坦界限。

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硬盘内部空间

比如今天一部130g的手机大约可以存储512GB的数据,但是如果我们的存储技术无限发达,达到贝肯斯坦界限,那么上述同样质量的手机就可以储存2×10^31GB数据,这两者的差距相当于把1根的宽度和我们离仙女座银河系的距离做对比。如果我们真的使用了地球上的所有物质去存储数据,把整个地球都做成硬盘,同时存储能力达到了物理学允许的最高效率即贝肯斯坦上限,E是物理的质量或能量,R是半径,那么经过粗鲁结算,做多能存储的数据大约是10^75比特。与之对比一下,地球上的沙子总数量也不过10^19颗,这个数字虽然非常巨大,但它仍是有限的,只要数据量一直增长,总有一天地球上回没有空间来存储新数据的。

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数据模拟图片

不过大家可能不用担心这个问题,因为早在这一天之前,我们会遇到能源危机,处理数据需要消耗大量的电力,比如看一个3分钟的短视频,虽然费不了手机多少电,但是视频网站服务器为了把这些数据传输到你的手机上,整个过程大约需要消耗3节5号电池的电量,甚至发微信,点外卖等都需要服务器的支持。在2020年,服务器耗电量已经占到了全国用电量的2.71%,并且每年还会增长10%。

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谷歌服务器

如果想象一下未来的元宇宙,那么产生的数据量就更为夸张了,远远等不到地球存满数据,我们会先耗尽电力。在过去的20年里,我们之所有没有遇到数据导致的电力危机,除了总量不够大,另外还得归功于库梅定律——计算设备的耗电量平均每18个月就会降低一半。这是因为科技公司一直在想办法让服务器变得更加省电,最典型的策略是降低服务器的PUE值,大概解释就是减少服务器的间接用电。比如在这方面运行最成功的谷歌,他们甚至会把数据中心建造在接近北极的地方,依靠低温,来节省机房里用来散热的空调耗电。不过PUE值降低到一定地步也会达到瓶颈,所以另外一个办法。就是让一台服务器做更多的事情。

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元宇宙概念

比如蚂蚁的“绿色计算技术”,通过在离线混合部署、云原生分时调度和AI弹性容量技术,去年合计节电46769739度,这相当于全国此时此刻所有纯电动汽车开上50公里的用电。数字世界带给我们很多便利,但也会消耗大量的电力,平均每用一度电,就会产生0.785千克二氧化碳。现在我们了解了数据对于环境的压力,那么其实我们在生活中也可以出自己的一份力,比如随手关掉不用的网页,就是一个非常好的开始!

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