ゼタバイト時代

ゼタバイト時代またはゼタバイトゾーン^[1]は、2010年代半ばに始まった人類とコンピュータサイエンスの歴史における期間です。正確な開始日は、2016年に世界のIPトラフィックが初めて1ゼタバイトを超えたときと定義するか、2012年に世界のデジタルデータ量が初めて1ゼタバイトを超えたときと定義するかによって異なります。ゼタバイトはデジタルストレージを測定する単位バイトの倍数であり、1,000,000,000,000,000,000,000 (10 ²¹ ) バイトに相当します。^[2]

アメリカの多国籍テクノロジーコングロマリットであるシスコシステムズによると、世界のIPトラフィックは2016年に推定1.2ゼタバイトに達し、月平均96エクサバイト（EB）に達した。世界のIPトラフィックとは、公衆インターネットを含むがこれに限定されないIPネットワークを通過するすべてのデジタルデータを指す。IPトラフィック増加の最大の要因は、ビデオトラフィック（NetflixやYouTubeなどのオンラインストリーミングサービスを含む）である。^{[3] [4]}

ゼタバイト時代は、公共のインターネットだけでなく、防犯カメラの保存データや携帯電話の通話の音声データなど、世界に存在するあらゆる形式のデジタルデータの増加の時代として理解することもできます。^[5]ゼタバイト時代のこの2番目の定義を考慮すると、2012年には1ゼタバイト以上のデータが世界に存在し、2020年までには世界中のデータが40ゼタバイトを超えると推定されました。^[6]

ゼタバイト時代は、データセンターがデータの消費、作成、複製の爆発的な増加に対応することが困難になることを意味します。^[7] 2015年には、世界の総電力の2％がインターネットとそのすべてのコンポーネントによって消費されたため、データセンターに関するエネルギー効率はゼタバイト時代の中心的な問題となっています。 ^[8]

IDCは、毎年生成されるデータ量が2025年までに175ゼタバイトに増加すると予測しています。 ^{[9] [10]}さらに、2018年から2025年の間に、すべてのストレージメディアタイプで合計22ゼタバイトのデジタルストレージが出荷され、この容量の約59％がハードドライブ業界によって提供されると推定しています。^[9]

ゼタバイトはデジタル測定単位です。1ゼタバイトは1セクスティリオンバイトまたは10の²¹乗（1,000,000,000,000,000,000,000）バイトに相当し、1ゼタバイトは1兆ギガバイトに相当します。^{[4] [2]}これを理解するために、「ゼタバイトの各テラバイトが1キロメートルであるとすると、月への往復1,300回（768,800キロメートル）に相当します」と考えてください。^[4]元Google CEOのエリック・シュミットが述べているように、人類の始まりから2003年までに推定5エクサバイトの情報が作成されたとされ、^[11]これはゼタバイトの0.5％に相当します。2013年には、その情報量（5エクサバイト）を作成するのにわずか2日しかかからず、そのペースは継続的に増加しています。^[11]

ゼタバイト時代の概念は、次の 2 つの明確なカテゴリに分けられます。

1. IPトラフィックに関して：この最初の定義は、公衆インターネットなどのグローバルIPネットワークを通過するデータの総量を指します。たとえばカナダでは、2011年から2016年にかけて、住宅インターネット加入者がダウンロードしたデータの平均増加率は50.4％でした。^[12]この定義によると、ゼタバイト時代は、世界のIPトラフィックが1ゼタバイトを超えた2016年に始まり、約1.2ゼタバイトに達したと推定されています。^[3]
2. あらゆる形式のデジタルデータに関して：この2番目の定義では、ゼタバイト時代とは、デジタルフィルムから高速道路の使用状況を記録するトランスポンダー、SMSテキストメッセージまで、あらゆる形式で存在するすべてのデジタルデータの総量を指します。^[5]この定義によると、ゼタバイト時代は、世界のデジタルデータの量が1ゼタバイトを超えた2012年に始まりました。^[6]

2016年、シスコシステムズは、世界のIPトラフィックが推定1.2ゼタバイトに達したときに、ゼタバイト時代が現実になったと述べました。シスコはまた、レポート「ゼタバイト時代：傾向と分析」で世界のIPトラフィックの将来予測も提供しています。このレポートでは、現在および過去の世界のIPトラフィック統計を使用して将来の傾向を予測しています。レポートでは、2016年から2021年までの傾向を予測しています。レポートに記載されている2021年の予測の一部を次に示します。^[3]

• 世界の IP トラフィックは 3 倍になり、年間 3.3 ZB に達すると予測されています。
• 2016 年には、動画トラフィック (Netflix や YouTube など) が総トラフィックの 73% を占めました。2021 年には、この割合は 82% に増加するでしょう。
• IP ネットワークに接続されるデバイスの数は、世界人口の 3 倍以上になります。
• 1 ヶ月間に世界中の IP ネットワークを通過するビデオ全体を 1 人で視聴するには、500 万年かかります。
• PC トラフィックはスマートフォン トラフィックに上回られます。PC トラフィックは IP トラフィック全体の 25% を占め、スマートフォン トラフィックは 33% になります。
• ブロードバンドの速度は2倍に向上するでしょう。^[3]

ゼタバイト時代の到来をもたらした要因は数多くあります。ビデオストリーミング、携帯電話の使用、ブロードバンド速度、データセンターストレージの増加はすべて、データの消費、作成、複製の増加（および継続）につながった要因です。^{[3] [13] [14]}

インターネットでは、ビデオストリーミングを含むマルチメディアの消費が大きく、増え続けています。これがゼタバイト時代の到来につながっています。 ^[15] 2011年には、IPトラフィックの約25%～40%がビデオストリーミングサービスに占められていると推定されました。^[16]それ以来、ビデオIPトラフィックはほぼ倍増し、総IPトラフィックの73%を占めると推定されています。さらに、シスコは、この傾向が今後も続くと予測しており、2021年までに総IPトラフィックの82%がビデオトラフィックになると予測しています。^[3]

動画ストリーミングサービスで使用されるデータ量は、動画の品質によって異なります。そこで、Android Central は、さまざまな動画解像度に関して、（スマートフォンで）使用されるデータ量を分類しています。調査結果によると、240p から 320p の解像度の動画では、1 時間あたり約 0.3 GB が使用されます。480p の解像度で記録される標準動画では、1 時間あたり約 0.7 GB が使用されます。720pから 2k の解像度の高解像度動画では、1 時間あたり約 0.9 GB (720p)、1.5 GB (1080p)、3 GB (2k) が使用されます。最後に、超高解像度動画として知られる 4K 動画では、1 時間あたり約 7.2 GB が使用されます。^{[17] [疑わしい–議論]}

NetflixとYouTubeは、世界で最も多くストリーミングされているオンラインビデオサービスのトップに位置しています。2016年には、NetflixはすべてのビデオストリーミングIPトラフィックの32.72％を占め、YouTubeは17.31％を占めました。3位はAmazonプライムビデオで、世界のデータ使用量は4.14％でした。^[18]

現在、^{[いつ? ]} Netflix は世界最大のビデオストリーミングサービスであり、200 か国以上でアクセス可能で、8,000 万人以上の加入者を擁しています。^[19] Netflix で高解像度のビデオコンテンツをストリーミングすると、1 時間あたり約 3 GB のデータが使用されますが、標準解像度では 1 時間あたり約 1 GB のデータが使用されます。^[20]北米では、帯域幅の消費がピークとなる時間帯 (午後 8 時頃) に、Netflix はネットワーク帯域幅全体の約 40% を使用します。^[21]この膨大なデータは、前例のない時代を象徴しており、世界をゼタバイト時代へと導いた主な要因の 1 つです。^[3]

YouTubeはもう一つの主要な動画ストリーミング（および動画アップロード）サービスであり^[22] 、固定ネットワークとモバイルネットワークの両方でのデータ消費率は依然としてかなり高いままです。^[23] 2016年には、このサービスはインターネットトラフィック全体の約20％、モバイルトラフィックの40％を占めていました。2018年現在、毎分300時間分のYouTube動画コンテンツがアップロードされています。^{[24] [25]}

ゼタバイト時代では、IP ネットワークにアクセスするためのモバイル テクノロジーの使用により、全体的な IP トラフィックが増加しています。2016 年には、IP トラフィックやその他のデータ ストリームを移動するデバイスの大半は有線デバイスでした。それ以降、ワイヤレス トラフィックとモバイル トラフィックが増加しており、今後も急速に増加し続けると予測されています。シスコは、2021 年までに有線デバイスがトラフィック全体の 37% を占め、残りの 63% はワイヤレス デバイスとモバイル デバイスによって占められると予測しています。さらに、スマートフォン トラフィックは 2021 年までに PC トラフィックを上回ると予想されています。PC はトラフィック全体の 25% を占めると予測されていますが、これは 2016 年の 46% から減少し、スマートフォン トラフィックは 13% から 33% に増加すると予想されています。^[3]

経済協力開発機構（OECD）によると、モバイルブロードバンドの普及率は伸び続けています。2016年6月から2016年12月まで、OECD加盟国全体のモバイルブロードバンド普及率は平均4.43%増加しました。ポーランドは21.55%で最大の増加率を記録しましたが、ラトビアは5.71%減少し、普及率が最も低くなりました。OECDの計算によると、2016年のモバイルブロードバンド加入者数は合計12億7千万で、そのうち11億4千万の加入者には音声とデータの両方がプランに含まれていました。^[13]

ブロードバンドはインターネットユーザーをインターネットに接続するものであり、したがってブロードバンド接続の速度は IP トラフィックと直接相関しています。ブロードバンドの速度が速いほど、IP ネットワークを通過できるトラフィックが増える可能性が高くなります。シスコは、ブロードバンドの速度は 2021 年までに 2 倍になると予測しています。2016 年、世界の平均固定ブロードバンドの速度は 27.5 Mbit/s に達しましたが、2021 年までに 53 Mbit/s に達すると予想されています。 ^[3] 2016 年第 4 四半期から 2017 年第 1 四半期まで、世界の平均固定ブロードバンド速度は 7.2 Mbit/s でした。^{[説明が必要]}韓国はブロードバンド速度の点でリストのトップでした。その期間にブロードバンド速度は 9.3% 増加しました。^[26]

高帯域幅アプリケーションには、はるかに高速なブロードバンド速度が必要です。光ファイバー（FTTH）、高速デジタル加入者線（DSL）、ケーブルブロードバンドなどの特定のブロードバンド技術は、ブロードバンド速度の向上への道を開いています。^[3] FTTHは、DSLやケーブルよりも10倍（または100倍）速いブロードバンド速度を提供できます。^[27]

ゼタバイト時代は、あらゆる方向から流入するデータの増加により、インターネットサービスプロバイダー（ISP）に影響を与えています。流入するデータが多すぎると輻輳が発生し、サービス品質（QoS）が低下します。^[28]中国と米国では、一部のISPがエクサバイト単位のデータを保管および処理しています。^[6]一部のISPの対応は、いわゆるネットワーク管理プラクティスを実装して、自社のネットワーク上のインターネット加入者の終わりのないデータ急増に対応しようとすることです。さらに、ISPがネットワーク全体に実装しているテクノロジーは、データフローの増加に対処するために進化しています。^[29]

ネットワーク管理の実践は、インターネット上のすべてのコンテンツへの公平なアクセスという観点から、ネット中立性に関する議論を引き起こしてきた。 ^[29]欧州消費者機構によると、ネットワーク中立性は「すべてのインターネットは差別や干渉なく平等に扱われるべきである」という目標として理解できる。この場合、ユーザーは自分が選んだデバイスを使用して、自分が選んだコンテンツ、サービス、アプリケーションにアクセスする自由を享受できる」^{[30] 。}

カナダ放送通信委員会（CRTC）の電気通信規制政策2009-657によると、カナダには2種類のインターネットネットワーク管理慣行がある。1つ目はデータキャップなどの経済的慣行であり、2つ目は帯域幅の調整やブロックなどの技術的慣行である。CRTCによると、技術的慣行はISPがネットワークの輻輳問題に対処して解決するために導入されているが、CRTCはISPが優遇的または不当な差別的理由でITMPを採用してはならないとしている。^{[31] [説明が必要]}

しかし、米国ではオバマ政権時代に連邦通信委員会（FCC）の15-24政策のもと、ネット中立性を守るために3つの明確なルールが設けられていた。それは、ブロッキング禁止、スロットリング禁止、有料優先化禁止である。^[32] 2017年12月14日、FCCは3対2の投票でこれらのルールを撤廃し、ISPが自社ネットワーク上のコンテンツをブロック、スロットリング、ファストレーンアクセスできるようにした。^[33]

ゼタバイト時代の大規模なデータフローを処理する ISP を支援するため、シスコは 2008 年に新しいルーター、アグリゲーション サービス ルーター (ASR) 9000 を発表しました。これは当時、同等のルーターの 6 倍の速度を提供できるはずでした。ASR 9000 ルーターは、理論上、1 秒間に 120 万時間の DVD トラフィックを処理して配信できます。^[34]ゼタバイト時代の到来とともに、シスコは ASR 9000 の開発を継続し、2008 年の ASR 9000 が処理できた 6.4 テラバイト/秒から大幅に向上して、今では 96 テラバイト/秒を処​​理できるようになりました。^{[35] [関連? ]}

データセンターは、データの生成、配信、保存の増え続ける速度に対応しようとしています。データセンターは、企業がサーバーに膨大なデータセットを保存するために使用する大規模な施設です。^[36] 2014年には、米国だけで約300万のデータセンターがあると推定されました。 ^[37]オフィスビルにある小さなセンターから独自の大規模な複合施設まで多岐にわたります。^[38]データセンターは、エンドユーザーのデバイスよりも多くのデータを保存するようになっています。2010年にはデータストレージの62％がエンドユーザーのデバイス上にあったのに対し、2020年までに総データの61％がクラウドアプリケーション（データセンター）経由で保存されると予測されています。データストレージ用のデータセンターの増加は、データセンターによるエネルギー消費の増加と一致しています。^[39]

2014年、米国のデータセンターは総電力消費量の約1.8％を占め、これは700億 kWhに相当します。2010年から2014年の間にデータセンターによる電力消費量は4％増加し、この4％の上昇傾向は2014年から2020年まで続くと予測されています。^{[40] 2011年、すべてのデータセンターのエネルギー消費量は}世界の総エネルギー消費量の約1.1％から1.5％に相当しました。^{[41]データセンターを含む} 情報通信技術は、大量の_CO2排出の原因となっています。^[42]

データセンターが使用するエネルギーは、サーバーに電力を供給するためだけではありません。実際、ほとんどのデータセンターでは、エネルギーコストの約半分を冷却や電力変換などの非コンピューティングエネルギーに費やしています。Googleのデータセンターは、非コンピューティングコストを12％まで削減できました。^[43]さらに、2016年現在、Googleは人工知能ユニットであるDeepMindを使用して、データセンターの冷却に使用される電力量を管理しており、DeepMindの導入後はコストが約40％削減されています。^[44] Googleは、自社のデータセンターは通常のデータセンターよりも50％少ないエネルギーを使用していると主張しています。^{[45] [より良い情報源が必要]}

Google の技術インフラ担当上級副社長である Urs Hölzle 氏によると、Google のデータセンター (およびオフィス) は、2017 年末までに全世界の事業所で100% 再生可能エネルギーを達成する予定だという。Google は、全世界で事業所が消費する電力のすべてに相当する風力と太陽光発電を購入することで、このマイルストーンを達成する予定だ。こうしたグリーン イニシアティブの目的は、気候変動と Google の二酸化炭素排出量に対処することだ。さらに、こうしたグリーン イニシアティブはコストが安くなっており、風力エネルギーのコストは 60% 下がり、太陽光発電のコストは 80% 下がっている。^[45]

データセンターのエネルギー効率を改善し、コストを削減し、環境への影響を軽減するために、Googleはデータセンターが実装すべき5つのベストプラクティスを提供しています。^[46]

1. 電力使用効率(PUE)を測定します( ^{[説明が必要]}データ センターのエネルギー使用量を追跡するために、非コンピューティング機能に使用されるエネルギーを測定するために業界が使用する比率)。
2. 適切に設計された封じ込め方法を使用して、冷気と熱気が混ざらないようにします。また、ラックの空きスペースにバッキングプレートを使用して、ホットスポットを排除します。
3. エネルギーを節約するために通路の温度を低く保ちます。
4. データ センターを冷却するには、大規模な熱貯蔵庫や蒸発水などのフリー クーリング方式を使用します。
5. 電力変換ステップを可能な限り排除して、電力分配損失を低減します。

2010年、Facebookは、平均的なデータセンターよりも38％効率が高く、建設と運用コストが24％低いように設計された新しいデータセンターを立ち上げました。この開発により、 2011年にOpen Compute Project（OCP）が結成されました。 ^{[47] [48]} OCPのメンバーは、データがますます増え続ける時代に、より効率的で経済的で持続可能な新しい技術ハードウェアを構築するために協力しています。^[48] OCPは現在、データセンターに特化したプロジェクトを含むいくつかのプロジェクトに取り組んでいます。このプロジェクトの目的は、新しいデータセンターの構築方法をガイドすることだけでなく、既存のデータセンターの熱エネルギーと電気エネルギーを改善し、機械的パフォーマンスを最大化することです。OCPのデータセンタープロジェクトは、施設の電力、施設の運用、レイアウトと設計、施設の冷却、施設の監視と制御の5つの領域に焦点を当てています。^[49]

• フロリディ、ルチアーノ (2010)。情報：非常に短い入門書。米国：オックスフォード大学出版局。pp. 6–8。ISBN 9780191609541. 2017年12月4日閲覧。