Сколько всего атомов?

Числа-гиганты

В этой статье я хочу поделиться с вами некоторыми впечатляющими фактами из окружающего нас мира. Мы рассмотрим по-настоящему большие и даже гигантские числа, с которыми можем столкнуться либо в реальности (порой сами того не замечая), либо в расчетах, говорящих кое-что важное о нашей Вселенной. Некоторые числа настолько поражают воображение, что даже для того чтобы только их представить, уже необходимо приложить немало умственных усилий. Статья будет построена следующим образом. Мы будем двигаться по пути возрастания степеней десятки, начав от миллиона и дальше, насколько у нас хватит знаний, терпения и сил. Давайте же отправимся в путь.

Миллион = 1 000 000 = 10⁶

Наша первая остановка — «миллион» или 10 в 6-й степени. Это большое число, но все-таки оно не поражает воображение настолько, насколько это делают те числа, к которым мы перейдем вскоре. С миллионами чего-либо мы сталкиваемся довольно часто. До миллиона можно даже досчитать, и один весьма необычный человек по имени Джереми Харпер сделал это, транслируя свой трехмесячный счетный марафон в Интернет. Кстати, миллион секунд — это всего-навсего 11,5 дней. Миллиона рублей может не хватить для покупки хорошего автомобиля или скромной квартиры в Санкт-Петербурге. Стопка из миллиона книг, поставленных друг на друга, не выйдет даже за пределы атмосферы Земли. В свою очередь, из миллиона букв можно составить одну, достаточно большую, книгу (например, полная Библия состоит из более чем 2,5 миллионов букв). Миллион горошин поместится в большом мешке, который в принципе можно будет даже приподнять, если вы не боитесь надорваться. Миллион песчинок запросто поместится в пригоршне.

А миллион бактерий будет едва различим невооруженному глазу. Человеческий волос, увеличенный в миллион раз, будет диаметром около 100 метров. Здание в миллион этажей (если бы такое можно было построить) поднялось бы в высоту на 2,5 тысячи километров, — в 4 с лишним раза выше, чем летает телескоп Хаббла и большинство искусственных спутников Земли.

Миллиард = 1 000 000 000 = 10⁹

Всё это достаточно любопытно, но особо не впечатляет. Впрочем, мы только начали свой путь. И наше следующее число — «миллиард» или 10 в 9-й степени. С миллиардами мы встречаемся гораздо реже. Если мы хотим увидеть миллиард чего-либо и при этом не быть раздавленными, то придется брать что-то очень, очень маленькое. Например, молекулы. Конечно, одна молекула невооруженным взглядом не видна (да и не во всякий микроскоп ее можно разглядеть). А вот миллиард молекул, поставленных «плечом к плечу», займут около 30 сантиметров (вообще, молекулы сильно различаются по своим размерам и для примера мы взяли молекулу воды, состоящую, как известно, из двух атомов водорода и одного атома кислорода). Сумму в миллиард долларов еще можно как-то представить. Это цена какого-нибудь суперсовременного боевого самолета или военного авианосца (да, война это очень дорогостоящее мероприятие). Стоимость Большого Адронного Коллайдера — около 10 миллиардов долларов. Головной мозг человека состоит из 100 миллиардов нейронов.


И столько же, но только людей, жило на нашей планете за всю ее историю. Теперь давайте посмотрим наверх. Если разделить расстояние от Земли до Луны на миллиард, то получится примерно 40 сантиметров. А если на тот же миллиард разделить расстояние от Земли до Солнца, то получится уже 150 метров, а это большой такой небоскреб высотой почти в половину Эйфелевой башни. Сама Земля, уменьшенная в миллиард раз, станет размером с виноградину, — и, кстати, тогда она превратится в черную дыру. Космические аппараты «Вояджер», запущенные в 1977 году, пролетели почти по 20 миллиардов километров каждый. Космос по-настоящему огромен, и мы еще ощутим это в полной мере, когда перейдем к числам гораздо большим. А что насчет времени? Миллиард секунд — это 31,7 года, целое поколение. Если увеличить атом водорода в миллиард раз, то его диаметр составит целых 10 сантиметров, хотя его ядро даже при таком увеличении все равно не разглядишь. В этом масштабе мельчайшие вирусы будут гигантами размером в несколько десятков, а то и сотен метров. И даже молекула ДНК будет шириной в целых 3 метра.

Триллион = 1 000 000 000 000 = 10¹²

Наш третий гость — «триллион» или 10 в 12-й степени. И чтобы представить его наглядно, уже придется потрудиться. Например, что может стоить триллион долларов? По некоторым подсчетам, это цена экспедиции на Марс. А как вы думаете, сколько всего наличных денег на планете Земля? Около 4 триллионов долларов. Забавно, что государственный долг США почти в 5 раз больше. А если сложить вообще всё то, что можно купить сегодня за деньги, то это будет стоить почти 100 триллионов долларов.

Общая масса воздуха, который вдыхают все люди на нашей планете за 1 год, составляет около 6 триллионов килограмм. В океанах нашей планеты обитает около триллиона рыб. Триллион секунд, как вы наверняка уже догадались, это в тысячу раз дольше, чем миллиард, — то есть 31 с лишним тысяча лет. Примерно столько времени назад вымерли неандертальцы. Но это секунды. А вот через триллион лет случится нечто гораздо более интересное — в галактиках прекратят образовываться новые звезды. Триллион километров — такое расстояние свет в вакууме проходит чуть больше чем за месяц. А 42 триллиона километров — это расстояние до ближайшей к нам звезды (Проксимы Центавра). Если мы возьмем триллион бактерий (допустим, у нас как-то получится их собрать всех вместе), то они займут объем одного кубика сахара. Примерно столько бактерий содержится на теле человека. А число клеток в нем — несколько десятков триллионов. Во всех когда-либо отпечатанных книгах за всю историю книгопечатания около 100 триллионов букв. Вообще, кажется, что триллион это очень много. Но попробуем взять что-нибудь по-настоящему маленькое, — например атом. Горстку из триллиона атомов даже не увидеть невооруженным взглядом, вот насколько они малы. Давайте лучше увеличим что-нибудь в триллион раз. Например, электрон. Он будет размером с горошину. А вот кварки, увеличенные в триллион раз, все еще не будут видны. Кстати, вы же понимаете, что взять триллион штук чего-либо это совсем не то же самое, что увеличить это что-то в триллион раз?

Квадриллион = 1 000 000 000 000 000 = 10¹⁵

Четвертое число — «квадриллион» или 10 в 15-й степени. Это название уже не на слуху и редко кто пользуется им в обыденной жизни. Например, квадриллион долларов — это сумма неиспользуемая в практическом смысле. Даже не понятно, что может стоить так много. Разве что небольшая гора высотой метров в 200, состоящая из цельного куска платины (если бы такая существовала и если бы мы умудрились продать ее на рынке по текущему курсу). В теле человека (не только на коже, как в предыдущем абзаце) обитает до 1 квадриллиона бактерий, и их общий вес составляет около 2 килограмм. А еще на нашей планете живет примерно квадриллион муравьев (да, их гораздо больше, чем людей, — примерно в 100 тысяч раз).

Если пролететь квадриллион километров (а это примерно 100 световых лет), то можно посетить несколько ближайших к Земле звезд и вернуться обратно. Через 200 квадриллионов секунд Солнце перейдет в стадию красного гиганта. Помните кварки из нашего предыдущего абзаца? Давайте увеличим их в квадриллион раз. Размер самых больших из них будет равен примерно 1 миллиметру, а самые маленькие (так называемые «истинные» кварки) все еще не будут видны. И нейтрино, кстати, тоже видны не будут, хотя об их размерах мы можем судить только весьма приблизительно. А еще самые мощные современные компьютеры выдают несколько десятков квадриллионов операций в секунду (петафлопсов).

Квинтиллион = 1 000 000 000 000 000 000 = 10¹⁸

Наш пятый гость — «квинтиллион» или 10 в 18-й степени. Он в тысячу раз больше квадриллиона. Квинтиллион километров — это примерный диаметр нашей галактики, которая называется Млечный Путь. До нашей соседки — галактики Андромеды — 25 квинтиллионов (и, кстати, это расстояние сокращается на 300 километров каждую секунду, потому что мы сближаемся именно с такой скоростью). Квинтиллион секунд — это время в 2 раза большее, чем то, которое прошло от Большого Взрыва и до сегодняшнего момента. Для того чтобы вычерпать все мировые океаны, достаточно 5-6 квинтиллионов стаканов. А если мы возьмем квинтиллион молекул чернил, то сможем написать ими какое-нибудь одно, не очень большое, слово. 25-30 квинтиллионов молекул содержится в 1 куб.см воздуха при нормальной температуре и давлении (в основном, это молекулы азота – 78% и кислорода – 21%). Масса всей атмосферы Земли — около 5 квинтиллионов килограмм. Число возможных комбинаций кубика Рубика — 43 квинтиллиона с лишним. Для размещения квинтиллиона бактерий нам потребуется достаточно большая бочка, впрочем всего одна. Компьютер с производительностью квинтиллион операций в секунду должен появиться через пару лет. И наконец, если мы хотим кинуть монету таким образом, чтобы она упала на ребро 5 раз подряд, то в среднем нам придется сделать для этого около 8 квинтиллионов попыток (хотя, конечно, это сильно зависит от того, что это за монета и как именно мы ее кидаем).

Секстиллион = 1 000 000 000 000 000 000 000 = 10²¹

Двигаемся дальше. «Секстиллион» или 10 в 21-й степени. Столько атомов содержится в небольшом шарике из алюминия, диаметром в пару миллиметров.


За один вдох мы захватываем около 10 секстиллионов молекул воздуха (причем среди них почти наверняка будут несколько молекул, которые были выдохнуты какой-нибудь выдающейся исторической личностью, например Элвисом Пресли). Вес гидросферы Земли – полтора секстиллиона килограмм, а Луны около 70 секстиллионов. Увеличив в секстиллион раз нейтрино, мы наконец-то сможем его разглядеть, хотя он будет совсем крошечным даже при таком фантастическом приближении. Количество песчинок на всех пляжах Земли — несколько секстиллионов, хотя это сильно зависит от того, как и что именно мы считаем. При этом, звезд во Вселенной даже еще больше (об этом чуть ниже). А размер видимой ее части — примерно 130 секстиллионов километров. Разумеется, такие расстояния никто в километрах не меряет, а использует для этого куда более подходящие световые годы и парсеки.

Септиллион = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 = 10²⁴

Наш следующий на очереди гигант это «септиллион» или 10 в 24-й степени. Находить примеры из жизни становится всё труднее. 6 септиллионов килограмм весит наша Земля. Количество звезд в обозримой Вселенной — септиллион или совсем немного меньше.

Знаменитое число Авогадро, обозначающее количество молекул в одном моле вещества, составляет почти септиллион (более точное значение: 6 на 10²³ степени). 10 септиллионов молекул воды поместится в одном стакане. А если выложить в ряд 50 септиллионов маковых зерен, то такая цепочка протянется до Туманности Андромеды.

Октиллион = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 = 10²⁷

10 в 27-й степени это «октиллион». Октиллион горошин займут такой же объем как планета Земля. Еще это число интересно тем, что если взять 5-10 октиллионов атомов, то из них можно составить человеческое тело.

Нониллион = 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 = 10³⁰

И, наконец, 10 в 30-й степени — это «нониллион». Приходится обращаться к примерам из чистой фантастики. Нониллион долларов стоили бы 5 планет размером с Землю, если бы они состояли из чистой платины. Для того, чтобы разглядеть невооруженным взглядом базовые составляющие материи (предполагается, что это одномерные квантовые струны), их придется увеличить в 100 нониллионов раз. Достаточно сказать, что толщина человеческого волоса при таком увеличении превысит размеры обозримой Вселенной. Масса Солнца — 2 нониллиона килограмм, а всей Солнечной системы лишь ненамного больше.
Время жизни протона – минимум нониллион лет (а скорее всего, намного больше). В 1 килограмме вещества примерно 1 нониллион электронов. А из нониллиона молекул можно составить целого слона.
10 в 33-й степени называется дециллион, но дальше мы обойдемся уже без обозначений. Масса Галактики – 2 на 10⁴¹ килограмм. Число возможных комбинаций в колоде из 36 карт – 3.72 на 10⁴¹, а позиций в шахматах – 4.6 на 10⁴². Энергия взрыва сверхновой звезды – 10⁴² джоуля. Количество молекул воздуха на Земле – 10⁴⁴, а количество атомов, составляющих всю нашу планету, – 10⁵⁰. Масса всей Вселенной – 1.7 на 10⁵³ килограмм. Типичный белый карлик состоит из 10⁵⁷ частиц. Если поделить самое большое из реально существующих расстояний (радиус Вселенной) на самое малое (длину Планка), то получится 4.6 на 10⁶¹. 10⁶⁶ лет – время испарения черной дыры с массой Солнца. Число атомов в Галактике – 10⁶⁷, а во всей Вселенной – 10⁷⁷. При этом, элементарных частиц во Вселенной – 10⁸⁰, а число фотонов и того больше, – 10⁹⁰. Число 10¹⁰⁰ имеет красивое название «Гугол». Через Гугол лет испарятся последние черные дыры и наша Вселенная погрузится во тьму (наверное). Количество неповторяющихся шахматных партий (так называемое Число Шеннона) равно минимум 10¹¹⁸.

Если набить всю обозримую Вселенную «под завязку» протонами, то их в нее поместится около 10¹²². А если взять для той же самой цели самый малый из известных науке объемов (планковский объем), то получится 10¹⁸⁵. Поистине ошеломляюще. Наверное, здесь заканчивается теоретическая физика и начинается чистая математика — царица всех наук.
Да, есть числа и гораздо большие, но они уже не имеют применения в реальном мире. Одним из самых больших чисел (а до недавнего времени — самым большим) из тех, которые использовались в доказательствах теорем, является число Грэма, введенное математиком Рональдом Грэмом. Оно настолько велико, что для его обозначения пришлось использовать совершенно новую нотацию, то есть систему записи чисел. Единственное, что можно сказать о числе Грэма, так это то, что каким бы вы его не представили, на самом деле оно гораздо, гораздо больше. Заканчивается оно на 387, а вот с какой цифры начинается, не знает никто и не узнает, судя по всему, никогда.
Поскольку в данном тексте я обращался к очень большим числам, то наверняка допускал неточности, хотя и старался по возможности их не делать, проверяя то, что пишу, во внушающих доверие источниках. Конечно, если мы говорим, например, о квинтиллионе частиц, то ошибка в 10 раз будет почти незаметна (10¹⁸ и 10¹⁹ на глаз различаются не слишком сильно). Если же вы считаете, что где-то я допустил более грубую ошибку, то пожалуйста напишите об этом.

Фанатичным математикам, обожающим подсчитывать всё на свете, давно хотелось узнать ответ на фундаментальный вопрос: сколько всего частиц во Вселенной? Учитывая, что приблизительно 5 триллионов атомов водорода могут поместиться на одной лишь головке булавки, при этом каждый из них состоит из 4 элементарных частиц (1 электрон и 3 кварка в протоне), можно с уверенностью предположить, что число частиц в наблюдаемой Вселенной находится за гранью человеческого представления.

Как бы то ни было, профессор физики Тони Падилла из Нотингемского университета разработал способ оценки общего количества частиц во Вселенной, не принимая в расчет фотоны или нейтрино, поскольку у них отсутствует (вернее, практически отсутствует) масса:

Для своих расчетов ученый использовал данные, полученные с помощью телескопа Планка, которые использовались для измерения реликтового излучения, являющегося самым старым из видимого светового излучения во Вселенной и, таким образом, формирующего подобие ее границы. Благодаря телескопу, ученые смогли оценить плотность и радиус видимой Вселенной.

Другая необходимая переменная — это доля вещества, содержащаяся в барионах. Эти частицы состоят из трех кварков, и наиболее известными барионами на сегодняшний день являются протоны и нейтроны, а потому в своем примере Падилла рассматривает именно их. Наконец, для расчета необходимо знание масс протона и нейтрона (которые примерно совпадают друг с другом), после чего можно приступать к вычислениям.

Что делает физик? Он берет плотность видимой Вселенной, умножает ее на долю плотности одних лишь барионов, а затем умножает результат на объем Вселенной. Получившуюся в результате массу всех барионов во Вселенной он делит на массу одного бариона и получает общее количество барионов. Но барионы нам не интересны, наша цель — элементарные частицы.

Известно, что каждый барион состоит из трех кварков — как раз они-то нам и нужны. Более того, общее число протонов (как все мы знаем из школьного курса химии) равно общему числу электронов, которые тоже являются элементарными частицами. Помимо этого, астрономы установили, что 75% вещества во Вселенной представлено водородом, а оставшиеся 25% — гелием, прочими же элементами при расчетах такого масштаба можно пренебречь. Падилла вычисляет количество нейтронов, протонов и электронов, после чего умножает две первые позиции на три — и у нас наконец есть итоговый результат.

3.28х1080. Более трех вигинтиллионов.

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1. Сколько атомов содержится в 2 молях серы?

Решение. Число частиц, содержащихся в определенном количестве вещества можно определить по формуле: N = NA ∙ ν

N(S) = 6,02∙1023 моль–1 ∙ 2 моль = 12,04 ∙1023

Ответ: в 2 молях серы содержится 12,04 ∙1023 атомов серы.

Задача 2. Сколько молекул содержится в 50,8 г йода?

Решение. Число частиц, в данном случае – молекул, содержащихся в определенном количестве вещества можно определить по формуле:

N = NA ∙ ν.

Чтобы воспользоваться этой формулой, необходимо знать количество вещества. Число молей вещества определяем из формулы, которая связывает массу, молярную массу и количество вещества: М = m / ν. Отсюда следует, что ν = m / М.

Молярная масса йода I2 равна 254 г/моль, следовательно

ν(I2) =50,8 г : 254 г/моль = 0,2 моль.

Теперь можно определить число молекул, используя значение постоянной Авогадро: N = 6,02∙1023 моль–1 ∙ 0,2 моль = 1,2 ∙ 1023.

Ответ: в 50,8 г йода содержится 1,2 ∙ 1023 молекул.

Задача 3. Какова масса 0,25 моль серной кислоты?

Решение. Используем формулу, которая связывает массу, молярную массу и количество вещества: М = m / ν.Из этой формулы следует, что масса вещества равна произведению молярной массы этого вещества на число молей этого вещества: m = M∙ν

Молярная масса серной кислоты составляет:

М(H2SO4) = 2∙М(Н) + М(S) + 4∙M(O) = (2∙1 + 32 + 4∙16) г/моль = 98 г/моль.

Определяем массу серной кислоты:

m (H2SO4) = 98 г/моль ∙ 0,25 моль = 24,5 г.

Ответ: масса 0,25 моль серной кислоты составляет 24,5 г.

Задача 4. Определить число молей и число молекул в 11 граммах углекислого газа.

Решение. Число молей вещества определяем из формулы, которая связывает массу, молярную массу и количество вещества: М = m / ν. Отсюда следует, что ν = m / М.

Молярная масса углекислого газа составляет:

М(СО2) = М(С) + 2∙М(О) = (12 + 2∙16) г/моль = 44 г/моль.

Количество вещества углекислого газа составляет:

ν(СО2) = 11 г / 44 г/моль = 0,25 моль.

Число молекул, содержащихся в определенном количестве вещества, определим по формуле: N = NA ∙ ν

Попытки расчета количества информации на планете Земля
4

Как и физическая Вселенная, информационная Вселенная человечества разнообразна и постоянно расширяется – она обогащается ресурсами, когда кто-нибудь снимает красивые закаты или восходы на цифровую фотокамеру, когда данные собираются и анализируются от множества установленных на гигантской газовой Турбине датчиков, что делает процесс выработки электроэнергии дешевле и эффективнее; когда ученые получают и обрабатывают данные, передаваемые со скоростью 2,8 гигабайт в секунду с австралийского радиотелескопа ASKAP; когда человек делает групповое селфи на церемонии вручения Оскар и выкладывает его в сеть, где его просматривают в течение 12-часового периода 26 миллионов человек. Ниже показано данное фото с участием Брэдли Купера, Брэда Питта, Анжелины Джоли, Мерил Стрип, Джулии Робертс, Кевина Спейси, Чэннинга Татума и др.

Сегодня более чем 2 миллиарда людей и миллионы предприятий выполняют свою работу через интернет, миллиарды устройств связи отправляют и принимают данные, более одного миллиарда часов телевизионных шоу, сериалов и фильмов транслируется в интернете на основе потокового мультимедиа за один месяц только одной компанией Netflix. Вся информация, начиная от данных, собранных марсоходом Curiosity Rover на Марсе, до ваших фотографий с последнего отпуска, выложенных в Вконтакте или инстаграме с каждым днем пополняет и пополняет информационную Вселенную человечества.

В прошлой статье мы оценили масштабы таких единиц информации как Эксабайт, Зеттабайт, Йоттабайт и поэтому сейчас готовы к осознанию масштабов того количества информации, которое генерируется, хранится, передается и анализируется в современном мире. В данной статье собрано множество фактов с конкретными цифрами о нашей информационной Вселенной: как она развивалась последнее десятилетие, в каком состоянии она сейчас и что нас ждет в будущем. Начнем разбирательство с рассмотрения значимых компаний, которые вносят наиболее существенный вклад в информационную Вселенную.

Вопрос: Какая компания обрабатывает больше всего данных в мире?

Ответ: Неудивительно, что ответ на этот вопрос – компания Google. Возможно, более удивительно, какие именно цифры сегодня стоят за этой корпорацией. Например, знаете ли вы, что Google обрабатывает 5.3 миллиарда запросов в день? Или что Google хранит более 10 эксабайт данных? Конечно Facebook, Microsoft и Amazon составляют Google серьезную конкуренцию: только Facebook имеет 2.5 миллиарда единиц контента, 2.7 миллиарда «лайков» и 300 миллионов фотографий – все это составляет более 500 терабайт данных.

Вопрос: какая компания имеет наибольшее количество серверов?

Ответ: После того, как дан ответ на предыдущий вопрос, логично подумать опять про Google. Но на самом деле ответ – Amazon. В компании размещают 1 000 000 000 гигабайт данных на более чем 1 400 000 серверах. Предполагается, что Google и Microsoft имеют около 1 000 000 серверов каждый, но, ни одна из компаний не оглашает точные цифры.

Вопрос: Какой процент данных хранится в цифровом формате?

Ответ: представьте каждую книгу в каждой библиотеке, каждой школе, каждом доме во всем мире – это много книг. Тем не менее, все эти книги вместе взятые составляют максимум 6 процентов от общей суммы всех человеческих данных. В 2007 году было подсчитано, что только 6% всех данных поступают из книг и из других печатных материалов – остальные 94% данных представляются уже в цифровом формате.

Вопрос: Что ждет нас в будущем?

Ответ: заглядывая в будущее, эксперты прогнозируют, что к 2020 году будет существовать 44 зеттабайт данных. Три года назад, по некоторым оценкам, вся всемирная паутина содержала около 500 эксабайт – это 5 миллиардов гигабайт, и только половина одного зеттабайта!

В настоящее время объемы цифровых данных удваиваются каждые два года. Международная исследовательская и консалтинговая компания IDC, занимающаяся изучением мирового рынка информационных технологий и телекоммуникаций, сначала прогнозировала, что с 2009 г до 2020 г. объем мировых данных увеличится в 44 раза, потом, что в 50 раз, теперь уже значится цифра 55 раз. Каждый год IDC с учетом анализа новых данных перестраивает кривую роста вверх, как правило, на несколько зеттабайт, по последнему отчету с 2009 г объем данных за год с 0,8 зеттабайт вырастет до 44 зеттабайт в 2020 г.

Картинка отлично показывает, насколько велик 44-кратный рост. Однако она в действительности не передает, насколько много 44 Зеттабайта на самом деле, и в каком объеме данных мы будем плавать (или тонуть) в 2020 году.

Число байт в 44 зеттабайтах является слишком большим даже для записи его в Microsoft Excel (Число настолько велико, что при вычислениях Excel урежет последние семь цифр точности). Предполагая, что закон Мура позволит нам удвоить емкость смартфонов в три раза до 2020 года, потребуется 188 978,561,024 (188+ триллион) смартфонов для хранения 44 ZB. Это число соответствует 25 смартфонам на человека для всего населения планеты. Представьте себе задачу управления данными, распределенными по множеству смартфонов.

Facebook в настоящее время хранит 300 Петабайт (PB) данных (это число растет на 600 ТБ в день, а по некоторым другим данным даже больше). Довольно внушительная цифра. Однако это намного, намного меньше, чем даже один Зеттабайт, который вмещает в себя 3 тысячи 495 хранилищ данных Facebook.

Сегодня Facebook имеет 1.3 миллиарда активных пользователей в месяц (стоит отметить, что при этом Facebook содержит около 81 миллиона фейковых профилей). Если бы к 2020 г. в Facebook зарегистрировались все жители на Земле – 7.5 миллиарда человек и данные продолжали бы увеличиваться ежегодно в 10 раз, то хранилище данных Facebook все равно содержало бы только 1/60 часть от 1 ZB:

Незаурядные попытки расчета количества информации человечества

В 2003 году Марк Либерман рассчитал требования к хранилищу всей когда-либо произносимой человеческой речи. Его расчеты показали примерно 42 зеттабайта, если бы оцифровка звука осуществлялась с параметрами 16 кГц/16-бит (что, на мой взгляд, для речи жирно). Он сделал это, чтобы проверить следующий факт: «все слова, произнесенные когда-либо людьми, несут около 5 эксабайт данных».

Расчеты были банально простыми:

Допустим в 1800 году на планете жил 1 миллиард человек, в 1900 году –1,6 миллиарда человек, а в 2000 году – 6,1 миллиарда человек. Предположим, что 10 миллиардов человек прожили в среднем 50 лет, говоря в среднем по 2 часа в день на протяжении всей своей жизни. Это

10 * 10^9 * 50 * 365 * 2 * 60 * 60 = 1.314 * 10^18 секунд.

Если оцифровать одноканальный звук со скоростью 32 КБ в секунду, то получим

1.314 * 10^18 * 3.2 * 10^4 = 4.208 * 10^22 байт или 42 зеттабайта

После полученных результатов Либерман предположил, что возможно, авторы приведенной выше фразы имели в виду «все слова, написанные когда-либо людьми».

Для тех, кому все эти биты и байты кажутся немного абстрактными в 2015 году студенты Лестерского университета попытались посчитать размер Интернета в физических терминах.

Сначала они подсчитали, что в индексированной поисковой сети насчитывается примерно 47 миллиардов страниц. Между тем, чтобы узнать, сколько печатных страниц будет у каждой веб-страницы из этих 47 миллиардов, нужно было посетить репрезентативную выборку веб-сайтов и попытаться распечатать каждый. Чтобы получить справедливое среднее значение с 5-процентной погрешностью и 95-процентным доверительным интервалом пришлось бы протестировать 385 случайных сайтов с помощью программы Random Website Machine. Цитата студента-исследователя Лестерского университета: «Это забавная игра, вы можете играть в нее у себя дома, если вам больше абсолютно нечем заняться: нажмите кнопку «случайный сайт»; нажмите CTRL+A и CTRL+P; и запишите полученное число страниц в таблицу».

Студенты подсчитали, что потребуется 2 процента тропических лесов Амазонки, чтобы сделать бумагу, на которой можно будет распечатать все текстовые данные сети интернет. Исследователи оценили, что средняя веб-страница содержит данных на 6,5 печатных страниц. При таком предположении для печати всех текстовых данных интернета потребуется 305,5 миллиарда листов (это 212 миллионов копий произведения «Война и мир» Льва Толстого или 75 миллионов копий всей серии книг о Гарри Поттере).

Конечно, оценивать огромный объем данных, размещенный в сети Интернет в текстовом виде нерационально. Согласно исследованиям Cisco, в 2015 году IP-трафик по передаче видео составил 8000 петабайт в месяц, по сравнению с около 3000 петабайт по загрузке web страниц и электронной почты. В целом, по итогам года видео составляло большую часть интернет трафика – 34 000 петабайт, второе место занял общий доступ к файлам – 14 000 петабайт.

Тезисная подборка других интересных фактов:

  • Сегодня в цифровой Вселенной насчитывается 2.7 зеттабайт данных.
  • Компания Akamai (поставщик услуг для акселерации веб-сайтов, провайдер платформ доставки контента и приложений) анализирует 75 миллионов событий в день, чтобы улучшить целевую рекламу.
  • По всему миру сегодня более 5 миллиардов человек звонят, пишут друг другу в мессенджерах и просматривают веб-страницы на мобильных телефонах.
  • На расшифровку генома человека первоначально было потрачено 10 лет. Сегодня эту же работу по обработке информации можно было выполнить за одну неделю.
  • В 2008 году Google обрабатывал 20 000 терабайт данных в день.
  • Самая большая база данных AT&T может похвастаться названиями, включая самый большой объем данных в одной уникальной базе данных (312 терабайт) и второе по величине количество строк в уникальной базе данных (1,9 триллиона), которая включает в себя обширные записи вызовов AT&T.
  • Пользователи YouTube загружают 48 часов нового видео каждую минуту, каждый день загружается видео на 10 терабайт, что эквивалентно 405 Blu-Ray дискам.
  • Каждую минуту создается 571 новых сайтов.
  • В 2006 году совокупное пространство всех жестких дисков компьютера в мире оценивалось примерно в 160 эксабайт.
  • В 1986 году технологический потенциал сетей телерадиовещания во всем мире составлял 0.432 зеттабайта оптимально сжатой информации, в 1993 году эта же цифра составила 0.715 зеттабайта, в 2000 году – 1,2 зеттабайта, в 2007 – 1,9 зеттабайта, что является информационным эквивалентом того, как если бы каждый человек на Земле получал в день 174 газеты.
  • По состоянию на 2009 год, вся Всемирная паутина содержала около 0.5 зеттабайт данных.
  • Компания Seagate Technology сообщила о продаже только в 2011 году жестких дисков общей емкостью 330 эксабайт.
  • К 2025 году, согласно исследованию IDC по заказу Seagate, количество информации вырастет до 163 зеттабайт.
  • Стандарт формата размещения таблиц разделов на физическом жестком диске допускает максимальный размер диска и раздела 7,02 зеттабайт или 5,946 зебибайт при использовании секторов размером 512 байт.
  • Файловая система ZFS (Zettabyte File System), которая поддерживает большие объёмы данных, обеспечивает максимальный объем хранилища около 256 квадриллионов зеттабайт.
  • Человеческий мозг способен хранить 10 терабайт информации.
  • За месяц по WhatsApp отправляют 1 641 600 000 000 сообщений.
  • По электронной почте за месяц отправляют 8 078 400 000 000 писем

Генерировать информацию это дело несложное, а вот обработать ее и проанализировать уже гораздо сложнее. В 2013 году только 22% информации в цифровой Вселенной потенциально можно было проанализировать, т. е. эта часть содержала хоть какие-то метаданные (чаще всего мы мало что знаем о данных, если только они каким-то образом не охарактеризованы или не помечены); менее 5% из этих данных были фактически проанализированы. Согласно некоторым оценкам к 2020 году этот полезный процент может вырасти до 35% за счет роста объема данных, получаемых от встраиваемых информационных систем. Если задуматься над приведенными цифрами, то в скором времени будет не только проблема большого количества мусора на нашей планете, но также появится проблема большого количества неперерабатываемого информационного мусора.

Напоследок, представляем вашему вниманию интересную картинку: «что происходит при помощи Интернета за 1 минуту?»

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *