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Qubits und DNA: Die nächsten Schritte in Sachen Speicherung

Werden wir mit superschnellen Quantencomputern und auf DNA gespeicherten Daten eine seismische Verschiebung der Speicherung erleben?

 Von Nick Powling, General Manager, Components, Hammer.

 Anfang dieses Jahres haben Wissenschaftler bekanntgegeben, dass sie den ersten Quantencomputer der Welt gebaut haben. Es könnte der erste von vielen sein. Google sagte, dass man die ersten kommerziellen Quantencomputer in fünf Jahren erwartet. So plant IBM zum Beispiel bereits den Bau eines kommerziell lieferbaren universellen Quantencomputers für Wirtschaft und Wissenschaft.

Bezeichnenderweise lassen diese Quantenmaschinen die heutigen Supercomputer eher wie die frühen klappernden Großrechner aussehen, so sind die Verarbeitungsgeschwindigkeiten.

Dies ist auf vielen Ebenen von Bedeutung. Geschwindigkeit und Anpassungsfähigkeit sind für zwei der neuesten Störfaktoren, das Internet der Dinge (IdD) und die künstliche Intelligenz (KI), von entscheidender Bedeutung.

Das IdD ist der Ort, an dem Maschinen über das Internet miteinander „kommunizieren“. Dies sind die tragbaren und mobilen Geräte, mit denen wir derzeit vertraut sind, aber auch zunehmend viele Haushaltsgeräte. Bis zum Jahr 2020 werden laut Business Insider193 Millionen Geräte ausgeliefert, von Waschmaschinen über Trockner und Kühlschränke bis zu Sensoren, Monitoren, Kameras, Alarmanlagen und Thermostaten.

Diese internetfähigen Maschinen treffen Entscheidungen und führen Aktionen durch, ohne dass ein menschliches Eingreifen erforderlich ist. Um beispielsweise den Energiebedarf einer Nation zu regulieren, müssten Waschmaschinen und Geschirrspüler wissen, wann der Energiebedarf niedrig ist und Gefriertruhen würden sich entscheiden, für ein paar harmlose Stunden abzuschalten, wenn die Energienachfrage hoch ist. Sie würden solche Entscheidungen auf der Grundlage von Echtzeitdaten treffen, die von IdD-vernetzten Kontrollgeräten des nationalen Stromnetzes eingespeist werden.

Das ist alles Einsteiger-IdD. Mit zunehmender Reife des Konzepts erfordern maschinelle Handlungen ein Bewusstsein, das normalerweise mit menschlichem Urteilsvermögen verbunden ist, wie visuelle Wahrnehmung und Spracherkennung. Das ist künstliche Intelligenz.

Nichts von all dem ist eine wirkliche Neuigkeit, also was hat das alles mit Quanten-Computing zu tun? Die Verbindung sind die Daten. Sowohl IdD wie auch KI basieren im Kern auf Datengenerierung und -analyse. Die Datenmengen, die wir heute sehen – und die wir schon jetzt als Sintflut bezeichnen – sehen mit dem Einzug von IdD und AI in die Mainstream-Landschaft wie kleine Fische aus. Big Data verwandelt sich in Mega Data.

Die Fähigkeit, diese Daten manipulieren und verarbeiten zu können, ist von entscheidender Bedeutung.

Traditionell codieren Computer Informationen als Bits – entweder 1 oder 0. Quanten-Computing ist viel flexibler. Die Daten können entweder als 1 oder 0, oder beides oder irgendwo dazwischen codiert werden. Die Industrie hat dies als „Qubits“ bezeichnet. Viele Berechnungen können damit deutlich schneller und gleichzeitig, nicht nacheinander durchgeführt werden. Um dieser Herausforderung gerecht zu werden, plant Microsoft die erste Quanten-Programmiersprache.

Diese Fähigkeit, mit wachsenden Datenmengen umzugehen, ist angesichts der Bedeutung, die ihnen beigemessen wird, unerlässlich. Laut The Economistmacht diese Abhängigkeit Daten zum wertvollsten Gut unserer Zeit. In den vergangenen zwei Jahren sind mehr Daten erzeugt worden als in allen vorangegangenen Jahren zusammen. Nach Schätzungen von Inside Big Datawird sich dieses digitale Universum mindestens alle zwei Jahre verdoppeln, das ist ein 50-faches Wachstum von 2010 bis 2020, wobei die Maschinendaten mit dem 50-fachen der Wachstumsrate noch schneller steigen werden.

Das sind eine Menge Daten, wo werden sie gespeichert? Die Hersteller heutiger Speichermedien schaffen zwar immer größere Laufwerke – sowohl HDDs wie auch SSDs. HGST bietet eine 14-TB-HDD an, WD eine 12-TB-HDD und Toshiba plant ebenfalls eine 14-TB-Festplatte. Seagate vermarktet eine 60-TB-SSD. Die Stacks werden immer höher, mit dem Multiplikatoreffekt, der Rechenzentren erlaubt, immer größere Datenmengen zu speichern.

Offensichtlich besteht jedoch der Bedarf an weitaus größeren Speicherkapazitäten, daher die Forschung zu neuen Speichermethoden wie beispielsweise Heated Dot Magnetic Recording (HDMR) und Microwave-Assisted Magnetic Recording (MAMR), wie dieser Hammer-Vordenker-Artikel beleuchtet.

Ein wegweisendes Projekt ist die Erforschung der DNA als Datenspeichermedium. DNA – Desoxyribonukleinsäure – ist ein sich selbst vermehrender Stoff, der in fast allen lebenden Organismen vorkommt. Die DNA ist Träger der Erbinformation und wurde in den 1950er Jahren entdeckt.

Wissenschaftler speichern seit 2012 digitale Daten in der DNA und, wie dieser Bericht sagt, hofft Microsoft, die Technologie kommerziell nutzen zu können. Das Unternehmen teilte MIT Technology Review mit, dass es bis zum Ende des Jahrzehnts ein auf DNA basierendes Speichersystem in einem Rechenzentrum in Betrieb haben will.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Festplattenmaterialien, die Daten nur auf einer zweidimensionalen Oberfläche speichern, ist DNA ein dreidimensionales Molekül. Diese zusätzliche vertikale Dimension erlaubt es der DNA, viel mehr Daten pro Flächeneinheit zu speichern: 215 Millionen Gigabyte (das sind 215 Petabyte) in einem einzigen Gramm DNA. Zudem wird die DNA nicht abgebaut oder veraltet und hält Hunderttausende von Jahren, sagt Science Magazine.

Mit IdD und KI haben wir also den Bedarf an Datenspeicherung und mit DNA haben wir die Kapazität. Quanten-Computing ermöglicht es, diese Daten richtig zu hinterfragen und zu analysieren. Laut Forbes werden Quantencomputer all unsere KI-Systeme versorgen und als Gehirn dieser übermenschlichen Maschinen fungieren.

Ob Datenspeicher, Server oder Netzwerke - Hammer kann mit seiner über 25-jährigen Erfahrung und der Unterstützung von mehr als 40 Weltklasse-Anbietern das Know-how und die Erfahrung einbringen, um Partner dabei zu unterstützen, die unterschiedlichen und anspruchsvollen IT-Anforderungen ihrer Kunden zu erfüllen.

Source: Hammer
Published Date: 04/12/2017

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