数据存储2030（2024版）

2024版 数据存储 2030 构建万物互联的智能世界 前言 人类社会的文明史，就是一部信息存储方式和传播方式变革的历史。3500多年前，甲骨文出现，标志着人类的文明史开启；2100多年前，造纸术的发明，使得知识的传播更加便捷；60多年前，以机械硬盘为代表的数字化信息记录方式的出现，使得人们可以更加高效地存储和传播信息，进一步促进了人类文明的发展和传承。 未来十年，随着以5G/6G、AI、大数据、云计算为代表的新技术飞速发展，人类即将进入YB数据时代，数据存储技术的创新和发展有望开启新的文明发展时代。以数据为中心的高效、绿色和安全的数据基础设施，必将推动人类社会向更高层次的智能化进程迈进，让人类在未来的智能时代中更好地理解世界、探索世界，并勇往直前，开拓未来。 目录 01 未来数据存储场景06 1.1数字化技术驱动人类发展，从信息化进入数字化08 1.1.1医，让健康数据化，让生命有质量08 1.1.2食，用数据换产量，普惠绿色饮食09 1.1.3住，全屋智能数据交互，让空间更人性化11 1.1.4行，数据使能智能低碳出行，开启移动第三空间12 1.1.5城市：数字新基建，让城市有温度，更宜居13 1.1.6企业：数字化工厂重塑生产模式，增强企业韧性15 1.1.7能源：数据使能绿色能源，打造低碳数据中心17 1.1.8数字可信：数据安全应用塑造可信未来19 1.2数字经济的发展推动人类社会即将进入YB时代20 1.2.1数据的总量从175ZB到1003ZB，将进入YB时代20 1.2.2多样化数据应用，产生多样化数据类型21 1.2.3AI促进数据觉醒，带来热温冷数据层次变化22 1.2.4云和互联网的数据激增，带来数据架构变化22 1.2.5端边云产生数据70%向数据中心集中，大规模集约化数据中心形成22 1.2.62030年数据的产生主要来自终端，未来边缘和数据中心产生的比例将增加23 02 数据存储2030愿景及关键特征24 2.1先进介质应用26 2.1.1先进介质技术27 2.1.2介质应用创新30 2.2以数据为中心的体系架构33 2.2.1存算分离34 2.2.2存算一体35 2.2.3集群存储36 2.3数据内生安全37 2.3.1主动数据保护37 2.3.2数据零拷贝38 2.3.3零信任存储39 2.4智能数据编织41 2.4.1自动化数据编排41 2.4.2跨域数据协同42 2.4.3存力网络43 2.5数据即应用44 2.5.1内容消费的服务型接口45 2.5.2数据语义提取45 2.5.3数据多模态分析45 2.5.4数据自适应建模46 2.6可持续存储47 2.6.1存储系统级节能47 2.6.2数据传输能效提升49 2.6.3芯片级节能技术49 2.6.4绿色集约标准50 03 数据存储2030倡议51 附录A：参考文献52 附录B：缩略语54 附录C：致谢56 01 未来数据存储场景 数据存储2030展望 医 生命有质量 住 空间人性化 城市 有温度，更宜居 能源 绿色能源更智能 企业 重塑生产模式 数字可信 可信未来 食 普惠绿色饮食 行 移动第三空间 行业数字化渗透率 新能源占比 数字基础设施能效提升 2030年2030年2030年 图1-1未来数据存储场景 10年前，人类社会刚刚进入ZB数据时代，移动互联网、云计算、大数据刚刚起步；今天，这些技术已经深刻地改变人类社会，而人工智能、区块链、5G/6G、AR/VR、元宇宙等新技术，进一步推动社会进入一个新的智能世界阶段。 2030年，人类将迎来YB数据时代[1]，对比2020年，年新增数据增长23倍，通用存力增长10倍、人工智能存力增长500倍[2]。数字世界和物理世界无缝融合，人与机器实现感知、情感的双向交互；人工智能无所不及，成为科学家的显微镜与望远镜，让我们的认知跨越微小的夸克到广袤的宇宙，千行万业从数字化走向智能化；数字技术持续演进，帮助人类利用数字手段加速实现未来智能世界2030。 未来十年，数字技术将帮助人类跨入智能世界，这是一个波澜壮阔的史诗进程，将开启一个与大航海时代、工业革命时代、宇航时代等具有同样历史地位的新时代。 1.1数字化技术驱动人类发展，从信息化进入数字化 医，让健康数据化，让生命有质量 过去的十年，是人类健康发展充满“生命力”的十年，据WHO（worldhealthstatistic2021）报告显示，全球人口预期寿命从2000年的 66.8岁增加到2019年的73.3岁。伴随着人口老龄化的加速，2030年全球60岁以上人口占比将达到16.5%，人类对医疗的需求也将激增[3]。WHO的2019数据显示，全球卫生费用支出占生产总值的10%，其增长快于全球经济增长。WHO也预测，2030年全球护士缺口高达570万人，医护人员总缺口高达1000万人。全球的医疗资源与人口增长分布形成剪刀差。 面向未来，如何降低医疗成本，丰富医疗资源和医疗形态，创造新的预防和治疗手段，将帮助解决看病贵，看病难的问题，让人们少生病，让生命更有质量。在下一个十年，创新的解决思路正在不断涌现。通过对健康状态实时数据追踪和建模，把防病与日常生活习惯结合起来，从“治已病”转向“治未病”，包括诸如下列场景： 构建知识图谱，让健康更靠谱 得益于互联网、物联网、AI等技术的发展，以及可穿戴设备、家用监测设备等产品的普及，对个人健康建模不再是奢望[4]。通过实时分析用户身体指标数据、医学临床反应、健康诊疗结果等，形成健康知识图谱；通过对比分析，为用户提供定制的健康解决方案；通过对营养、运动、睡眠等维度的干预，帮助用户逐渐改善不良生活方式，促进个人形成健康的生活习惯。比如业界有公司尝试构建饮食和疾病之间关系的健康知识图谱，可帮助用户改善睡眠质量，进行有效的体重管理，全年接受健康管理的参与者平均每天睡眠增加35分钟，体重减轻约1.5公斤，从而降低因不良生活方式导致的相关疾病的发生概率。 传染病蔓延轨迹预测，让疾病预报更准确 利用自然语言处理等技术，持续收集并分析全球范围内关于重大公共卫生事件的新闻、报告和搜索引擎指数，从中提取有效数据，并进行科学建模和智能化判断分析，可以有效提升应对公共卫生事件的响应速度和决策能力。比如说业界有公司使用自然语言处理和机器学习，从官方公共卫生组织、数字媒体、全球航空公司票务数据、牲畜健康报告和人口统计声明等多种公共数据来源中，分析了数十亿个数据点，可以24小时不间断地分析疾病的传播与蔓延情况。 药效精确评估，从“千人一药”到“千人千药” AI通过学习成千上万的病理诊疗方案，并实时分析结合病人个体综合差异，可以帮助医生给出更具个性化的治疗方案。新加坡研究机构创建了以人工智能技术驱动的药效精准评估平台，该平台可以快速识别每位患者的历史临床数据，针对患者自身情况给出建议的用药剂量和联合用药方案，并在此基础上对肿瘤大小或肿瘤生物标志物水平进行修正。此外，这些数据还可用于患者疗程和后续治疗方案的制定等。 AI精准识别靶区，减少错杀健康细胞 个性化的精准医疗的价值，也在帮助对抗人类的天敌-癌症上。在传统的癌症放射治疗过程中，放疗的靶区设定范围较大，消灭癌细胞的同时也误伤了大量健康细胞。自适应放疗借助AI技术，在放疗过程中自动识别病灶位置变化，对放疗靶区的影像进行精密地勾画，以实现精准照射，从而减少对健康组织的损害。目前AI精准识别靶区，已实现CT、超声、MRI等多种影像的靶区自动勾画，将原来2-3小时的勾画环节缩短至分秒级，使得放疗对健康组织的损害量降低30%。 面向2030年，人类可以依托高度灵敏的生物传感器技术与智能硬件支持，实时跟踪身体各项指标，并建立个人的健康知识突破，从而实现自主驱动个人健康，减少对医生的依赖。 在ICT技术的驱动下，通过精密的软硬件、强大的云边端计算能力和稳定的网络覆盖，使得便携化的医疗设备可以普及到在各个基层医院、社区、甚至家庭等多种场景，可以按需实时采 建大数据知识库，通过AI调度，实现远程医疗联动。构建云端知识图谱，需要数据存力的规模部署，以容纳更多知识集合。 华为预测：到2030年，全球通用存力总量将达到37ZB，相比2020年增长10倍；AI相关存力总量占比63%，相比2020年增长500倍。 集医疗数据并上传至云端处理中心，在云端构 食，用数据换产量，普惠绿色饮食 民以食为天，实现“零饥饿”被联合国列入 2030可持续发展的目标之一[5]。据统计，至今 全球仍有超过6.9亿人在挨饿，预计到2030年， 受饥饿影响的人数将超过8.4亿。农业从事者 长期流失：根据国际劳工组织的数据，在全球范围内，从事农业工作的人的比例从1991年的 43.699%下降到2019年的26.757%。人均耕 地面积减少：据世界银行数据显示，在1968- 2018这50年间，全球人均耕地已从0.323公顷下降至0.184公顷,下降43%。土壤农药污染严重：据统计，目前全球64%的农业土地(大约2450万平方公里)面临着农药污染的风险，其中31%的土地面临着高风险。与此同时，随着消费的升级，人们对于饮食的需求越来越追求吃得健康，吃得放心。2018年，中国获得食品行业绿色认证的产品数量达到13,316个， 2019年，这一数量增至14,699个，同比增长 10.4%绿色认证产品的背后是对种植环境和技术更高的要求。 在迈向2030年的进程中，科技和数据正在为农业赋能，帮助突破种植条件的限制，全面提升粮食的产量，让绿色食品进入每个普通人的餐桌。包括诸如下列场景： 用精准的数据，让种庄稼不再只靠经验 正所谓“栽种有时，收获有时”（atimetoplantandatimetopluckupthatwhichisplanted）。传统农业何时播种，何时施肥，何时除虫，仅靠经验来判断，会让农业生产有着极大不确定性和产生诸多浪费。 ICT技术赋能农业能够通过对土壤湿度、环境温度、作物状况、地形的特征、气候预期、病虫害程度等分析，获得精准数据，通过精准控制，让土壤和作物处于最佳匹配状态。以玉米为例，仅依据数据进行的自适应播种这一改变，就能带来每公顷300-600公斤的增产。 农场数字工厂化，让农业生产不再受自然环境的影响 农业工厂化的一个典型案例就是在室内种植的“垂直农场”，即用数据构建突破地域限制的标准化生长环境。在垂直农场里，每个环节通过对光照、温度、用水和营养输送等的精确控制，为农作物构建起最为适宜的生长环境。垂直农场无需农药，无需土壤，减低对农业用水的浪费；不受环境气候影响，始终确保新鲜农产品的理想生长条件；创造全球可复制的智能农业模式，利用同一套ICT控制系统和数据模型，可在世界上任何一个地方得到几乎一致的生产效果。业界公司的尝试显示，在7,000平方米 的空间里，可实现蔬菜每16天收割一次，达到 每年90万公斤的惊人产量。 面向2030年，我们通过ICT技术将更多的农田、农具、农作物等关键农业生产要素联接起来，收集并综合利用气候、土壤、农作物生长状态等多类数据，通过精准的数据分析，利用类似“垂直农场”这样的新种植模式，实现精准的农事操作，以提升粮食产量。 华为预测：到2030年，全球每年产生的数据总 量达1YB，相比2020年，增长23倍。未来随着数据不断在农业中体现，我们将逐步构建一个更有弹性、更绿色的粮食系统。全球农业每年产生的数据总量达4ZB，相比2020年，增长23倍。 住，全屋智能数据交互，让空间更人性化 随着人们对居家体验个性化追求的不断增长，基于ICT技术的智能家居概念正被普及。据调研报告显示，近80%的千禧一代和69.2%的婴儿潮一代都对智能家居技术抱有积极的期待[6]。在英国，目前80%的消费者已经意识到智能家居技术，在消费者对技术趋势的认知度上仅次于移动支付，而互操作性已经成为他们当下最大的购买考虑因素。除此之外，对便利和安全的需求也驱动着人们对智能化空间的向往。 数字化和数据助力打造未来居家体验，