中國儲能網(wǎng)訊：存儲是利用數(shù)據(jù)的基礎。只有看清了這一點，我們才能更加游刃有余地改造和優(yōu)化存儲架構，并使之成為數(shù)據(jù)價值挖掘的有利工具和平臺。
在信息化時代里，作為人們獲取信息、汲取知識的素材和源泉，數(shù)據(jù)已經(jīng)成為社會生產(chǎn)和生活既重要又具體的資源。當然，要讓數(shù)據(jù)全面、充分地發(fā)揮出其價值，一個看似簡單卻必要的前提是：數(shù)據(jù)需要被妥善保管在可靠、可信、可管理的平臺中，能夠被隨時隨地且方便地存取。
可以說，存儲是利用數(shù)據(jù)的基礎，是數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)價值等實現(xiàn)的前提，數(shù)據(jù)存儲的重要性不言而喻。然而，數(shù)據(jù)作為當前社會最寶貴的資源之一，如何做好各類數(shù)據(jù)的長期存儲管理，依然是個有待解決的問題。
一方面，伴隨著各類信息化應用的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)量正在呈指數(shù)級增長，大量數(shù)據(jù)吞吐和運算，帶來不可忽視的能耗問題；另一方面，由于不同主體對信息化的不同需求，各類數(shù)據(jù)依然被封存在不同的系統(tǒng)中，孤島林立，不可避免地帶來資源的浪費。
當前，我們已身處于存儲變革的風暴眼中，加快推動數(shù)據(jù)資源共享和開發(fā)應用，更好地存儲、管理和使用數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)存儲的當務之急。
AI存儲技術日新月異
不可否認，人類在過去200年里取得的存儲技術的進步比在之前2000年里取得的還要多。
1932年，奧地利出現(xiàn)了早期計算機的磁鼓內(nèi)存。一個三維模擬的磁鼓存儲器形成一個陣列，相當于一個硬盤，由此而生的磁滾筒存儲成功地運用在IBM 650超級計算機中，并于1953年發(fā)布。IBM 650長為16英寸，直徑4英寸，鼓旋轉速度為750千赫，可以存儲高達8.5 KB的數(shù)據(jù)。
磁鼓存儲器在1950至60年代用作計算機的主要外存儲器。它利用電磁感應原理進行數(shù)字信息的記錄與再生，由作為信息載體的磁鼓筒、磁頭，讀寫及譯碼電路和控制電路等主要部分組成。不過，磁鼓是利用鋁鼓筒表面涂覆的磁性材料來存儲數(shù)據(jù)的。鼓筒旋轉速度很高，因此存取速度快。它采用飽和磁記錄，從固定式磁頭發(fā)展到浮動式磁頭，從采用磁膠發(fā)展到采用電鍍的連續(xù)磁介質。
這些，都為后來的存儲器打下了基礎。1956年，世界上的第一款硬盤終于由IBM設計完成。這款名為IBM350 RAMAC的硬盤產(chǎn)品體積十分龐大，但容量僅為5MB，總共使用了50張24英寸的盤片。
1973年，IBM公司制造出第一臺采用“溫徹斯特”技術的硬盤。自此，硬盤技術的發(fā)展有了正確的結構基礎。它的容量為60MB，轉速略低于3000RPM，采用4張14英寸盤片，存儲密度為每平方英寸1.7MB。1991年，IBM生產(chǎn)的3.5英寸的硬盤使用了MR磁頭，使硬盤的容量首次達到了1GB，硬盤容量由此進入了GB數(shù)量級的發(fā)展新階段。
數(shù)字數(shù)據(jù)存儲的引入改變了我們生產(chǎn)、操作和存儲信息的方式。顯然，相比起書面存儲，數(shù)字存儲有更低的成本和更高的效益。當前，數(shù)字信息已經(jīng)滲透到我們生活和社會的方方面面，以至于近些年信息生產(chǎn)量的增長似乎勢不可擋。數(shù)字信息的膨脹帶了巨大的存儲需求，也推動了存儲產(chǎn)業(yè)進行自發(fā)的更新。
一方面，新的存儲產(chǎn)品形態(tài)和技術架構開始普及。一是閃存和固態(tài)硬盤（SSD）價格持續(xù)降低，成為更多人的選擇；二是存儲技術也在快速發(fā)展，新的接口、協(xié)議、架構開始出現(xiàn)，使存儲設備的帶寬、性能和存儲容量得到極大提升，為更高性能的服務器設計和更大規(guī)模的數(shù)據(jù)中心應用做好了準備。
另一方面，新的存儲系統(tǒng)以及建立在其上的各種存儲架構理念開始出現(xiàn)。除了傳統(tǒng)的存儲陣列之外，全閃存陣列、混合存儲等存儲系統(tǒng)開始涌現(xiàn)，從不同的角度滿足大規(guī)模存儲和上層應用對于數(shù)據(jù)的快速讀取需要；融合存儲、超融合存儲、軟件定義存儲等各種理念，各自都能看到許多廠商的背后支持。
此外，在軟件技術和硬件發(fā)展的推動下，云計算技術和產(chǎn)業(yè)日趨成熟，給包括存儲在內(nèi)的傳統(tǒng)硬件產(chǎn)業(yè)帶來巨大的沖擊?？偟膩碚f，存儲技術的發(fā)展支撐著日益擴大的數(shù)據(jù)應用的需求，使數(shù)據(jù)不斷升華為信息和知識，并再一次被重新投入到新一輪的各類社會經(jīng)濟活動中，創(chuàng)造出更大的價值。
AI能耗問題和數(shù)據(jù)孤島
數(shù)據(jù)存儲的重要性不言而喻。然而，數(shù)據(jù)作為當前社會最寶貴的資源之一，在數(shù)據(jù)存儲技術不斷更新的背景下，卻依然面臨各類數(shù)據(jù)的長期存儲管理不善的問題——在大量數(shù)據(jù)吞吐和運算帶來不可忽視的能耗問題的另一邊，數(shù)據(jù)孤島問題突出，資源浪費難以避免。
在2進制代碼中，數(shù)字信息以1和0的形式存儲，也稱為比特。8比特構成1字節(jié)。然而，全世界在2018年創(chuàng)建、捕獲、復制和消耗的數(shù)據(jù)總量就已經(jīng)達到33澤字節(jié)（ZB），而1澤字節(jié)整整有8x1021比特。2020年，這一數(shù)字增長到59 ZB，預計到2025年將達到令人難以想象的175 ZB。
更直觀地說，假設每一個比特都是一枚硬幣，大約3毫米厚。由一摞硬幣組成的1ZB將有2550光年高，可以到達最近的恒星系統(tǒng)半人馬座阿爾法星600次。目前，我們每年產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是這個數(shù)字的59倍，復合增長率估計在61%左右。
為滿足日益增長的數(shù)字數(shù)據(jù)存儲需求，每兩年就會有約100個新的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心建成。根據(jù)工信部印發(fā)的《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動計劃（2021-2023年）》，到2023年底，全國數(shù)據(jù)中心機架規(guī)模年均增速保持在20%左右，總算力超過200EFLOPS，高端算力占比達到10%。
大量數(shù)據(jù)吞吐和運算，不可避免地增加用電量，這將排放大量二氧化碳，以及二氧化硫、氮氧化物等主要環(huán)境污染物。2018年，中國數(shù)據(jù)中心總用電量為1608億千瓦時，占全社會用電量2.35%，用電相關排放量為9855萬噸二氧化碳，成為名副其實的“耗能大戶”。按照當前速度發(fā)展，預計到2023年，數(shù)據(jù)中心能耗將相當于2.6個三峽電站的發(fā)電量，碳排放量將達1.63億噸。
面對不可忽視的能耗問題，建設一體化大數(shù)據(jù)中心、破解高能耗難題，找準破局關鍵點尤為重要。然而，事實是，由于不同主體對信息化的不同需求，各類數(shù)據(jù)依然被封存在不同的系統(tǒng)中，孤島林立，不可避免地造成了資源的浪費。
數(shù)字信息通常存儲在三種地方：
一是全球各地的終端，包括所有物聯(lián)網(wǎng)設備、個人電腦、智能手機和所有其他信息存儲設備。
二是邊緣位置，包括基礎設施如手機發(fā)射塔和機構服務器，以及服務處如大學、政府辦公室、銀行和工廠。
三是存儲大部分數(shù)據(jù)的核心位置——傳統(tǒng)數(shù)據(jù)服務器和云數(shù)據(jù)中心。
然而，在設計信息系統(tǒng)架構時，由于沒有一套參照的標準。因此，不同的主體的不同的選擇，使得各類數(shù)據(jù)依然被封存在不同的系統(tǒng)中。以政府為例，根據(jù)政府采購網(wǎng)的采購公告，僅過去半年就有11431條相關采購，各省的各種單位都有，采購金額從幾十萬到幾百萬不等，比如：
中國教育圖書進出口有限公司私有云存儲擴容采購項目230萬；重慶大學全閃存儲及服務器采購項目243萬；中央廣播電視總臺私有云存儲設備全包代維項目150萬；廣州中山大學第一附屬醫(yī)院數(shù)據(jù)中心服務器與存儲擴容升級項目601萬；廣東工貿(mào)職業(yè)技術學院存儲容量擴容項目 30萬等等。
這帶來的后果，首先是每個單位都有自己的機房、服務器和管理員，造成管理成本上的浪費；再就是當每個單位都使用自己的存儲格式、數(shù)據(jù)庫設計、操作軟件，將不利于數(shù)據(jù)通用和對外開放，而大量數(shù)據(jù)吞吐和運算，又不可避免地增加用電量，側面帶來能耗上的浪費。
政府尚且如此，更不用說以商業(yè)為目的企業(yè)。因為企業(yè)在不同發(fā)展時段對信息化有著不同需求，在搭建基礎設施與軟件系統(tǒng)時本就有側重。再加上有限的預算與部署難度，使得很多企業(yè)信息化系統(tǒng)之間都互不相通。
往往每個事業(yè)部都有各自存儲、各自定義的數(shù)據(jù)。各部門數(shù)據(jù)就像一個個孤島一樣無法和企業(yè)內(nèi)部其他數(shù)據(jù)進行連接互動。存在數(shù)據(jù)孤島的企業(yè)，所有數(shù)據(jù)被封存在各系統(tǒng)中，讓完整的業(yè)務鏈上孤島林立，信息的共享、反饋難。數(shù)據(jù)之間缺乏關聯(lián)性，數(shù)據(jù)庫彼此無法兼容。
AI合理規(guī)劃打破孤島
如何解決能耗問題和數(shù)據(jù)孤島，更好地存儲、管理和使用數(shù)據(jù)是數(shù)據(jù)存儲的當務之急。
顯然，社會對數(shù)據(jù)存儲和使用的認識有待提高。當前，隨著全球云計算產(chǎn)業(yè)的深刻變化，其產(chǎn)生了越來越多的新型數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫一方面依靠存儲技術來存儲海量數(shù)據(jù)，另一方面又給存儲服務提出了新的訴求，影響著它的發(fā)展。但是，全社會對數(shù)據(jù)存儲的認識并未及時更新。比如，現(xiàn)階段政府部門雖然大力倡導大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，但是許多數(shù)據(jù)存儲仍然沿襲傳統(tǒng)分析流程和方法。
一方面，從能耗角度來看，數(shù)據(jù)存儲需要合理規(guī)劃布局，統(tǒng)籌集群發(fā)展。供需失衡、能源布局失配，是我國數(shù)據(jù)中心的突出問題。這需要全國大數(shù)據(jù)中心的一體化布局，合理應用我國能源分布特點，結合當?shù)啬茉礂l件。目前，我國數(shù)據(jù)中心存量機柜數(shù)量機柜總數(shù)約360余萬架，其中熱數(shù)據(jù)集聚在京津冀、長三角、珠三角三大經(jīng)濟區(qū)，冷數(shù)據(jù)集聚于西部資源富足地區(qū)。
此外，還應進一步挖掘數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排潛力，提升能源利用效率、降低能耗；加大對基礎設施的整合調(diào)度，推動老舊基礎設施轉型升級，靈活運用高密度集成高效電子信息設備、液冷等節(jié)能技術，及可再生能源。
另一方面，對于數(shù)據(jù)分散的現(xiàn)狀而言，“各打各的鑼、各唱各的戲”是導致政府部門信息孤島、重復建設問題的重要原因。目前，中央層面建立了國家電子政務統(tǒng)籌協(xié)調(diào)機制，厘清了中央有關部門在電子政務建設、管理、運行和標準化方面的職能和職責，避免了部門之間職責交叉重疊。
然而，由于國家電子政務統(tǒng)籌協(xié)調(diào)工作職能多次調(diào)整，各地數(shù)字政府建設水平參差不齊，使得地方數(shù)字政府建設統(tǒng)籌工作的情況依然復雜，各地做法也不盡相同。從整體來看，地方統(tǒng)籌協(xié)調(diào)不暢，網(wǎng)絡、平臺、應用等資源建設管理缺乏有效配合的現(xiàn)象仍舊客觀存在。因此，想要打破政府部門的“孤島”現(xiàn)象，還需要持續(xù)的深入的調(diào)整和改革。
在企業(yè)方面，失去對數(shù)據(jù)的控制權是企業(yè)對開放數(shù)據(jù)的最大擔憂?；诖?，隱私計算作為一種由兩個或多個參與方聯(lián)合計算的技術和系統(tǒng)，參與方可以在不泄露各自數(shù)據(jù)的前提下通過協(xié)作對他們的數(shù)據(jù)進行聯(lián)合機器學習和聯(lián)合分析。
隱私計算的參與方既可以是同一機構的不同部門，也可以是不同的機構。在隱私計算框架下，參與方的數(shù)據(jù)不出本地，在保護數(shù)據(jù)安全的同時實現(xiàn)多源數(shù)據(jù)跨域合作，可以破解數(shù)據(jù)保護與融合應用難題。
