23 دسامبر 2024 -توسط کلی ایزلار، ویرجینیا تک -مراکز ذخیره سازی داده ها مصرف انرژی را هدایت می کنند و اهداف آب و هوایی را تهدید می کنند. ریاضیدانان فناوری ویرجینیا از ساختارهای هندسی برای توسعه روشی هوشمندانه برای ذخیره و بازیابی داده ها استفاده می کنند. اعتبار: کتی آکوستا برای فناوری ویرجینیا
سرعت جنون امیز اشتراک‌گذاری، ذخیره‌سازی، ایمن‌سازی و ارائه داده‌ها قیمتی دیوانه‌وار دارد – مصرف انرژی. برای مقابله با این، ریاضیدانان ویرجینیا تک از هندسه جبری برای هدف قرار دادن ناکارآمدی مراکز داده استفاده می کنند.
گرچن متیوز، استاد ریاضیات و مدیر گره جنوب غربی ویرجینیا در ابتکار سایبری مشترک ، گفت: «ما به عنوان افراد همیشه هزاران داده تولید می‌کنیم، نه اینکه بگوییم شرکت‌های بزرگ چه تولید می‌کنند». اگر جایگزین‌های هوشمندی را در نظر نگیریم، پشتیبان‌گیری از آن داده‌ها می‌تواند به معنای تکرار و ذخیره دو یا سه برابر بیشتر اطلاعات باشد.
متیوز و هیرام لوپز، استادیار ریاضیات، به جای تکثیر داده‌های انرژی بر، با استفاده از ساختارهای جبری خاصی برای شکستن اطلاعات و پخش آن در میان سرورهای نزدیک به یکدیگر، کاوش کردند. وقتی یک سرور از کار می افتد، الگوریتم می تواند سرورهای همسایه را نظرسنجی کند تا زمانی که داده های از دست رفته را بازیابی کند.
ریاضیدانان از دهه 1960 می دانستند که از چند جمله ای ها می توان برای ذخیره اطلاعات استفاده کرد. اما در دهه گذشته، محققان نحوه ساخت چندجمله‌ای خاص را کشف کرده‌اند که می‌توانند داده‌ها را در پیکربندی‌های مناسب برای برنامه‌هایی مانند بازیابی اطلاعات از دست رفته به صورت محلی ذخیره کنند.
متیوز گفت: «معلوم شد ساختارهای ریاضی زیبایی وجود دارد که در طول سال‌ها توسعه داده شده‌اند که می‌توانند راه بهتری برای ذخیره داده‌ها و ارائه درخواست‌های اضافی ارائه دهند.
ارائه یک روش جدید برای ذخیره و ارائه داده ها در یک مقاله مروری دعوت شده در IEEE BITS ارائه شد.
کار متیوز و لوپز در زمانی انجام می شود که تقاضا برای برق در سراسر کشور در حال افزایش است: برنامه ریزان شبکه پیش بینی می کنند که اوج تقاضا تا سال 2028 به میزان 38 گیگاوات افزایش یابد. افزایش پیش بینی شده عمدتاً به دلیل ساخت مراکز داده جدید است که بسیاری از آنها در حال انجام هستند. ساخت و ساز یا در حال برنامه ریزی در ویرجینیا.
علاوه بر هدف قرار دادن ناکارآمدی در نحوه ذخیره داده‌ها توسط مزارع سرور، این روش همچنین به مصرف انرژی مرتبط با نحوه جستجوی الگوریتم‌های مرکز داده برای اطلاعات درخواستی می‌پردازد.
لوپز گفت: «همه این ساختارها به دنیای فیزیکی گره خورده اند و تابع مکان و زمان هستند. «یافتن و بازیابی اطلاعات به انرژی نیاز دارد».
اگر افراد زیادی به طور همزمان سعی کنند به اطلاعات یکسان دسترسی پیدا کنند، سیستم از کار می افتد و منجر به چیزی می شود که در عامیانه از آن به عنوان “شکستن اینترنت” یاد می شود. هنگامی که یک سلفی یا یک ویدیو ویروسی می‌شود، هر درخواستی برای دیدن یا اشتراک‌گذاری محتوا، برخی از سرورهایی را که پشتیبان‌ها را ذخیره می‌کنند، پینگ می‌کند. در برخی موارد، هیچ نسخه ای برای مشاهده وجود ندارد – و سرور از کار می افتد.
تکنیک متیوز و لوپز که از کد تصحیح کننده خطا استفاده می کند، دسترسی و ذخیره سازی داده ها را به دو روش اصلی بهبود می بخشد:
- سرورها نیازی به ذخیره اطلاعات تکراری کامل ندارند، به این معنی که اکنون فضای ذخیره سازی بیشتری دارند.
- در طول خرابی سرور یا پاک کردن داده‌ها، الگوریتم نیازی به صرف انرژی برای جستجوی کل شبکه برای بازیابی اطلاعات از دست رفته ندارد – فقط باید ببیند سرورهای همسایه چه چیزی در انبار دارند.
در یک پروژه تحقیقاتی بعدی و انتشاراتی برای طرح‌ها، کدها و رمزنگاری، متیوز و همکارانش اشاره کردند که ساختار زیربنایی یک کلاس معروف از کدهای تصحیح خطا، به نام کدهای رید مولر، امکان بازیابی اطلاعات از دست رفته را به طور طبیعی فراهم می‌کند.
متیوز گفت که این نوع برنامه نشان می‌دهد که ریاضیات عمیق می‌تواند برای مسائلی که جامعه ما با آنها روبه‌رو است، نه فقط در اینجا در کشورهای مشترک المنافع، بلکه به عنوان یک ملت و به عنوان یک جامعه جهانی، مرتبط و تأثیرگذار باشد.
متیوز گفت: «بهبود سیستم‌ها و فرآیندهایی که در حال حاضر داریم می‌تواند به ما در رسیدن به اهدافمان برای رشد پایدار کمک کند.
