Через 350 лет количество битов превысит количество атомов на Земле
С момента первого открытия транзистора в 1947 году и встроенного микрочипа в 1956 году наше общество претерпело огромные технологические изменения
С момента первого открытия транзистора в 1947 году и встроенного микрочипа в 1956 году наше общество претерпело огромные технологические изменения. За чуть более полувека с начала кремниевой революции мы достигли беспрецедентных вычислительных мощностей, беспроводных технологий, Интернета, искусственного интеллекта и множества технологических достижений в технологиях отображения, мобильной связи, транспорте и медицине, и это лишь некоторые из них.
Однако ничего из этого не было бы возможным без овладения способностью создавать и хранить большие объемы цифровой информации. Фактически, цифровая информация сегодня является ценным товаром и основой некоторых из крупнейших высокотехнологичных компаний в мире.
Поскольку мы используем ресурсы, такие как уголь, нефть, природный газ, медь, кремний и алюминий, для питания огромных суперкомпьютеров и обработки цифровой информации, наш технический прогресс перераспределяет материю Земли от физических атомов к цифровой информации — пятое состояние материи. наряду с жидкостью, твердым телом, газом и плазмой.
В конце концов, мы достигнем точки полного насыщения, периода нашей эволюции, в котором количество цифровых битов будет превосходить количество атомов на Земле, в мире, «в основном моделируемом компьютером, и в нем преобладают цифровые биты и компьютерный код», согласно статье, опубликованной в AIP Advances.
Это просто вопрос времени.
«Мы буквально постепенно меняем планету, и это невидимый кризис», — сказал автор статьи Мелвин Вопсон.
Он исследует факторы, движущие этой цифровой эволюцией. Мелвин Вопсон говорит, что надвигающийся предел количества битов, энергии для их производства и распределения физической и цифровой массы скоро захлестнет планету.
«В настоящее время мы производим на Земле около 1021 цифровых битов информации ежегодно. Предполагая, что ежегодный прирост составляет 20%, мы оцениваем, что через ~ 350 лет количество произведенных битов превысит количество всех атомов на Земле, ~ 1050.
— По прошествии ~ 300 лет мощность, необходимая для поддержания этого цифрового производства, превысит 18,5 × 1015 Вт, т. е. общее энергопотребление планеты сегодня, а через ~ 500 лет цифровой контент будет составлять более половины массы Земли, согласно принципу эквивалентности массы, энергии и информации. Помимо существующих глобальных проблем, таких как климат, окружающая среда, население, продукты питания, здоровье, энергия и безопасность, наши оценки указывают на еще одно уникальное событие для нашей планеты, называемое информационной катастрофой».
По оценкам IBM, текущая скорость производства цифрового контента составляет около 2,5 квинтиллионов байтов цифровых данных, производимых каждый день на Земле (2,5 × 1018 байтов или 2,5 × 109 ГБ) .
Поскольку 1 байт состоит из 8 битов цифровой информации, общее количество битов, производимых на планете ежедневно, составляет 2 × 1019. Исходя из этого, мы можем оценить нынешнюю годовую скорость производства цифровых битов на Земле как ошеломляющую, Nb = 7,3 × 1021 бит.
«Рост цифровой информации кажется действительно неудержимым», — сказал Вопсон. «Согласно IBM и другим источникам исследования больших данных, 90% сегодняшних данных в мире было создано только за последние 10 лет. В некотором смысле нынешняя пандемия COVID-19 ускорила этот процесс, поскольку сейчас все больше используется и создается цифровой контент, чем когда-либо ранее.»
Вопсон использует эквивалентность массы и энергии в общей теории относительности Эйнштейна; работу Рольфа Ландауэра, применившего законы термодинамики к информации; и работы Клода Шеннона, изобретателя цифрового бита.
В 2019 году Вопсон сформулировал принцип, согласно которому информация перемещается между состояниями массы и энергии, как и другая материя.
«Принцип эквивалентности массы, энергии и информации основывается на этих концепциях и открывает огромный диапазон новых физических возможностей, особенно в космологии», — сказал он. «Когда кто-то привносит информацию в существующие физические теории, это почти как дополнительное измерение ко всему в физике».
«The information catastrophe,» AIP Advances (2020). DOI: 10.1063/5.0019941