Петабайт

Формальное определение

Петабайт (обозначение: ПБ, международное: PB) — единица измерения объёма цифровой информации, равная 10¹⁵ байтам, или 1 000 000 000 000 000 байтов (один квадриллион байтов). В Международной системе единиц (СИ) приставка «пета-» обозначает множитель 10¹⁵. Один петабайт равен 1000 терабайтам, 1 000 000 гигабайтам или 10⁹ мегабайтам.

Важно отличать петабайт от пебибайта (PiB) — его двоичного аналога, определённого Международной электротехнической комиссией (МЭК). Один пебибайт равен 2⁵⁰ байтам (1 125 899 906 842 624 байт), что примерно на 12,6% больше одного петабайта. Операционные системы, такие как Windows, исторически отображали объём хранилища в двоичных единицах, но обозначали их десятичными приставками СИ, что приводило к путанице.

Роль в хранении данных

Петабайт относится к верхнему ярусу часто используемых единиц хранения — между терабайтом и эксабайтом. По мере роста объёмов данных петабайт перешёл из абстрактной концепции в практическую единицу, повседневно используемую облачными провайдерами, научными учреждениями и крупными предприятиями.

Происхождение приставки

Приставка «пета-» была принята Международной системой единиц в 1975 году на 15-й Генеральной конференции по мерам и весам. Она происходит от греческого слова «пенте» (πέντε — «пять»), поскольку петабайт представляет 1000⁵ байтов. Система наименований следует стандартной схеме СИ: кило (10³), мега (10⁶), гига (10⁹), тера (10¹²) и пета (10¹⁵).

Появление в компьютерной терминологии

Слово «байт» было придумано Вернером Бухгольцем в IBM в 1956 году. Восьмибитный байт стал стандартом к 1970-м годам. Термин «петабайт» вошёл в широкое техническое использование в 2000-х годах, когда корпоративные хранилища и научные наборы данных достигли этого масштаба.

Рост цифрового хранения

Первый коммерческий жёсткий диск IBM 350 (1956 год) вмещал около 3,75 мегабайт — примерно в 267 миллионов раз меньше одного петабайта. К середине 1990-х годов крупнейшие в мире хранилища данных — ЦЕРН, АНБ — достигли петабайтного масштаба. Большой адронный коллайдер (БАК) в ЦЕРНе генерирует около 1 петабайта необработанных данных в секунду во время столкновений.

Коммерциализация

Коммерциализация петабайтных хранилищ началась в 2005–2010 годах с ростом облачных вычислений. Amazon Web Services запустила S3 в 2006 году, а к 2012 году сервис хранил более 1 эксабайта данных. Google обрабатывает более 20 петабайтов данных в день.

Физические носители

Первыми системами хранения, способными вместить один петабайт, были ленточные библиотеки. Первые жёсткие диски ёмкостью 1 ТБ появились в 2007 году, и для сборки массива на 1 ПБ требовалось около 1000 дисков. К 2024 году ёмкость отдельных дисков достигла 30 ТБ, сокращая петабайт до 34 дисков.

Облачные вычисления и дата-центры

Петабайт — стандартная рабочая единица для корпоративных облачных хранилищ. Крупнейшие облачные провайдеры (AWS, Azure, Google Cloud) предлагают тарифы хранения, измеряемые в петабайтах. Один крупный корпоративный клиент может хранить от 10 до 100 ПБ в облаке.

Научные исследования

В науке петабайт необходим для физики высоких энергий, геномики, астрономии и климатологии. Архивы проекта «Геном человека» превышают 40 ПБ. Система данных наблюдения Земли NASA (EOSDIS) управляет более чем 60 ПБ.

Медиа и развлечения

Netflix хранит свою библиотеку контента примерно в 100–200 ПБ. YouTube получает более 500 часов видеозагрузок в минуту, генерируя петабайты нового контента еженедельно.

Государственные учреждения

Правительственные организации — одни из крупнейших потребителей петабайтных хранилищ. Национальные метеослужбы хранят петабайты данных наблюдений и моделей.

Масштаб в перспективе

Один петабайт эквивалентен примерно 500 миллиардам страниц текста, или 13,3 годам непрерывного HD-видео (1080p). Потребовалось бы около 745 миллионов дискет (1,44 МБ каждая) для хранения одного петабайта.

Генерация данных потребителями

Среднестатистический пользователь смартфона генерирует 6–7 ГБ данных в месяц. Умножив на миллиарды пользователей, получим эксабайты в месяц. Один петабайт может хранить годовые данные примерно 150 000 пользователей.

Домашнее хранилище

Типичное домашнее хранилище в 2024 году — 2–10 ТБ. Для достижения петабайта потребуется около 100 крупнейших потребительских жёстких дисков.

Физика элементарных частиц

Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе производит около 50 ПБ записанных данных в год. Данные распределяются по 170 вычислительным центрам в 42 странах через Всемирную вычислительную сеть БАК.

Геномика

Секвенирование одного генома человека даёт около 200 ГБ данных. Крупные проекты — UK Biobank (500 000 геномов), «Все мы» (1 миллион геномов) — производят данные, измеряемые в петабайтах.

Астрономия

Обсерватория Веры Рубин будет собирать 20 ТБ данных за ночь и накопит около 60 ПБ за 10-летний обзор. Климатические модели генерируют петабайты данных при каждом крупном моделировании.

Искусственный интеллект

Обучение больших языковых моделей (GPT-4 и подобных) требует наборов данных объёмом в несколько петабайтов. Тренд к увеличению обучающих выборок делает ИИ одним из основных драйверов спроса на петабайтные хранилища.