Veri depolamanın hafızası

Hafıza kelimesini teknoloji perspektifinden ele aldığımızda akla gelen ilk kelime olan “depolama”, çoğu zaman farkında olmasak da günümüzde hayatımızı pek çok yönden kolaylaştırıyor. Her ne kadar mevcut durumda kullandığımız cihazlarda yüzlerce gigabayt depolama kapasitesi olmasına alışmış olsak da, oldukça zengin, kapsamlı ve sürekli yenilenen bir evrime sahip olan depolama, yüz yıl kadar öncesine gidecek olduğumuzda şu an olduğundan son derece farklı bir noktadaydı. Mesela, bir buzdolabı büyüklüğünde olan gigabayt kapasitesine sahip ilk sabit disk sürücüsünün sahneye çıkışı için çok değil, 1980 yılına gitmemiz yeterli.

Bugün geldiğimiz noktada ise teknoloji, veri depolamak için insanlar tarafından onlarca yıldır kullanılıyor ve teknolojik gelişmelerin ışığında özellikle de 1920’lerin sonlarından bu yana bilgiyi depoladığımız alanların boyutu giderek küçülürken bu küçülen alanlara depoladığımız verinin boyutu da bununla ters orantılı bir şekilde büyüyor. Manyetik bantlardan sabit disklere, disketlerden CD’lere, flash sürücülerden USB sürücüler, SD kartlar, bulut depolama teknolojisi ve hatta DNA’ya kadar bilgileri bayt cinsinden kaydederek depolamak mümkün hâle geliyor.

18. yüzyıldan günümüze: Veri depolamanın tarihçesi

Delikli kartlar

Verinin depolanma tarihine inecek olduğumuzda takvim yaprakları ilk olarak 1700’lü yılları işaret ediyor. Basile Bouchon tarafından 1725 yılında dokuma tezgahları için bir kontrol olarak geliştirilen delikli kart, makine dilinde veri depolamaya yönelik ilk çaba olarak kabul ediliyor. Bilgisayarlar geliştirilmeden önce ekipmanlara bilgi iletmek için kullanılan delikli kartlar, başlangıçta tekstil dokuma tezgahları ve piyanolar gibi ekipman parçaları için bir “talimatlar dizisini” temsil ediyor; kartların üzerindeki delikler bir nevi açma/kapama tuşu işlevi görüyordu.

^{Delikli kart/Wired}

Bundan yaklaşık olarak 100 sonrasında, 1837 yılında ise Charles Babbage, talimatlar ve yanıtlar için delikli kartları kullanan, hareketli parçalara sahip ilkel bir hesap makinesi diyebileceğimiz “Analitik Motor” fikrini önerdi. Bu fikri alıp geliştiren Herman Hollerith, deliklerin sadece bir dizi talimatı değil, makinenin okuyabileceği depolanmış verileri de temsil etmesini mümkün kılan Analitik Motor’u gerçeğe dönüştürdü. 

Bu şekilde, Hollerith tarafından 1890’larda hızla artan ABD nüfusunun sayımı için kullanılan ve daha sonra bilgisayar sistemlerine dahil edilen delikli kartlar, 1950 yılına gelindiğinde ise Amerikan endüstrisinin vazgeçilmez bir parçasına dönüştü. 1980’lerin ortalarına kadar düzenli bir şekilde kullanılmaya devam edilen delikli kartlar, günümüzde hâlâ daha testlerin ve oy pusulalarının sonuçlarının kaydedilmesinde kullanılıyor.

Manyetik depolama

1928 yılında Fritz Pfleumer tarafından icat edilen manyetik bant yöntemi ise depolama anlayışını dönüştürmeye başladı. Pfleumer’ın manyetik tel kaydına dayanan ve hem ses hem de görüntü kaydedebilen manyetik bir kaplamadan oluşan bu icadını bir adım ileriye götüren ise 1932 yılında “manyetik tambur”u icat eden Gustav Tauschek oldu. Dışında okuma ve yazma özelliklerine sahip ferromanyetik bir şerit bulunan, dönerek ve elektrik darbeleri kullanarak verileri kaydedebilen manyetik tamburun 1960’lar boyunca bir bilgisayar belleği biçimi olarak hizmet vermesiyle “manyetik depolama”, veri depolama için birincil araç olarak delikli kartların yerini almaya başladı. 

Williams Tüpü

1948 yılında ise Profesör Freddie Williams ve meslektaşları, sık kullanılan programlama talimatlarını saklamak için Rastgele Erişimli Bellek yani RAM’ın ilk versiyonunu diyebileceğimiz “Williams Tüpü”nü geliştirerek bilgisayarın genel hızını artırdı. Williams, açma/kapama anahtarları olarak hareket etmek ve 1024 ila 2048 bit bilgiyi dijital olarak depolamak için bir dizi katot ışınlı tüp kullandı.

^{Williams tüpü/Computer History Museum}

Disket sürücü, sabit sürücü ve disketler

Bilgisayarlarında manyetik bant depolama yöntemlerini uygulayan ilk şirketlerden biri olan ABD merkezli teknoloji devi IBM’in manyetik disk depolamanın erken evriminde liderlik bayrağını taşıdığını söylemek mümkün. Ne de olsa IBM, hem disket sürücüsünü hem de sabit disk sürücüsünü icat ederek adını depolama tarihine altın harflerle yazdırmış bulunuyor. 

Sabit diskin ilk örneği, IBM’in 1956 yılında geliştirdiği, 1 tonun üzerinde ağırlığa sahip IBM 305 RAMAC bilgisayarıyla birlikte gelen IBM Model 350 Disk olarak karşımıza çıkıyor. Depolama ve bellek için sabit disk standardını başlatan bu model, toplam 5 milyon alfanümerik karakter depolama kapasitesine sahip 50 adet 24 inçlik diski ile birlikte yaklaşık 5 MB’lık bir kapasite sunuyordu.

^{Model 350/Computer History Museum}

Bunu takiben, IBM, uzun bir süre boyunca özellikle de System/370 ana bilgisayarı için geliştirdiği 8 inçlik disketlere odaklandı. Esnek bir plastikle kaplanmış manyetik filmden yapılan, kolayca çıkarılabilen taşınabilir bir depolama aygıtı olan disketlerin üretiminin ucuz olması da büyük bir artıydı. Gelgelelim, bu disketlerin kolayca zarar görebilmesi gibi olumsuz yanları da vardı.

1976'da Allan Shugart, standart masaüstü bilgisayarlar için çok büyük olan 8 inçlik disketini 5.25 inçlik daha küçük bir versiyonunu geliştirerek iyileştirdi. 8 inçlik modele kıyasla üretiminin de daha ucuz olmasıyla birlikte 5.25 inçlik disketler ciddi bir popülerlik yakalayarak dönemin çoğu kişisel bilgisayarında kullanıldı. 5.25 inçlik disketi, 1982’de tanıtılan ve içindeki manyetik filmi koruyan sert kapağıyla büyük bir avantaja sahip olan 3,5 inçlik disketler takip etti ve her iki model de 1990’ların sonlarına kadar popülerliklerini sürdürdü.

Optik disk ve kaset

1963 yılında Philips tarafından piyasaya sürülen kompakt kasetler, depolama tarihinde bir başka önemli kilometre taşı olarak karşımıza çıkıyor. Kullanım amacı başlangıçta dikte makineleri olarak düşünülen kompakt kasetlerin beklenmedik bir şekilde müzik dağıtımı için popüler bir hâle gelmesiyle bu kasetler, müzik kasetleri olarak kullanılmaya başladı. Sony’nin 1979’da Walkman’i icat etmesiyle birlikte kaset, kaydedilmiş ses dosyalarını dinlemenin yaygın olarak kullanılan bir yolu hâline geldi.

^{İlk kaset ve kasetçalar/Philips}

Kasetler, 70'lerin sonu ve 80'lerde kişisel bilgisayarlar için de popüler bir veri depolama yöntemiydi. Tipik veri hızları 2,000 bit/s olan kasetlerin 90 dakikalık bir yüzüne yaklaşık 660 kB veri sığdırılabiliyordu. Tabii, maliyet açısından daha avantajlı olmaları da kaset formatının kişisel bilgisayarlarda yaygın kullanılmasına katkı sağladı.

Optik diskin icadına inmemiz içinse bundan biraz daha geriye gitmemiz gerekiyor.

1960'larda James T. Russel adında bir mucit, ışığı "müziği" kaydetmek ve sonra tekrar çalmak için bir mekanizma olarak kullanma fikri üzerinde çalışmaya başladı. 1975 yılına kadar kimse Russel’ın optik disk icadını ciddiye almadı; ancak, daha sonra Sony, Russel'a projesini bitirmesi için milyonlarca dolar ödeme yaptı. Bu yatırım Russel'ın projesini 1980'de tamamlamasına ve bu tarih itibarıyla CD'nin, 1995'te DVD'nin ve 2003'te de Blu-Ray'in ortaya çıkmasına yol açtı.

Hafıza kartları ve flash sürücüler

Özellikle de CD'nin icadını takiben hemen hemen her yıl depolama alanında yeni bir icat ortaya çıkmaya başladı. 1984 yılı CD-ROM’un doğuşuna şahitlik ederken 1987’de dijital ses teybi (DAT), 1989’da DDS, 1991’da MOD, 1992’de MiniDisc, 1994’te kompakt flash ve Zip, 1996’da SmartMedia sahneye adım attı. SanDisk, Matsushita ve Toshiba’nın 1999’da piyasaya sürdüğü Secure Digital (SD) Hafıza Kartı ise depolama için yeni bir standart belirledi.

Depolamanın evrimindeki bir sonraki büyük an, flash sürücüler oldu. Singapur merkezli şirket TREK 2000 tarafından icat edilen ve 2000 yılının sonlarında piyasaya çıkan flash sürücüler; yerleşik bir USB fişi ile bilgisayara bağlanmaları ve küçük, kolayca çıkarılabilir ve taşınabilir olmaları sayesinde kısa süre içinde popüler bir depolama aygıtı hâline geldi. Geleneksel bir sabit sürücünün ya da optik sürücünün aksine hareketli parçaları bulunmayan flash sürücüler; bunun yerine maksimum işlevsellik için çipleri ve transistörleri birleştiriyordu.

Bulut

Flash sürücülerin ardındansa, depolama anlayışında devrim yaratan bulut depolama geldi.

1960’larda Joseph Carl Robnett Licklider tarafından, evrensel internetin öncülü ARPANET üzerindeki çalışmaları kapsamında insanları ve verileri herhangi bir yerden herhangi bir zamanda birbirine bağlamak için icat edilen bulut bilişim alanındaki ilk ticari ürünlerin hayatımıza girmesi biraz zaman aldı. 1983 yılında CompuServe kullanıcılarına dosya yüklemek ve saklamak için az miktarda disk alanı sunarken 1994 yılında AT&T, kişisel ve ticari iletişim ve girişimcilik için çevrimiçi bir platform olan PersonaLink Services'i başlattı. Bu noktada, depolama alanının tamamı web tabanlıydı ve reklamlarında "elektronik buluşma yerimizi bulut olarak düşünebilirsiniz" şeklinde tanımlanıyordu.

İlk ticari ve yaygın olarak popüler bulut depolama hizmeti ise 2006 yılında Amazon Web Services'in AWS S3 bulut depolama hizmetini tanıtmasıyla ortaya çıktı. Bunu Samsung, Dropbox ve Synaptop gibi şirketler ve Google Drive gibi hizmetler takip etti. İşletmelerin ve bireylerin depolama kapasitesi için kendi donanımlarını satın almak yerine verilerini hem erişimi daha hızlı ve kolay hem de daha uygun maliyetli olan buluta yüklemeyi tercih etmeye başlamayısla bulut depolama, bugünkü formunu aldı.

Depolamanın geleceği: Merkeziyetsiz depolama

Bulut depolama, kullanıcıların verileri genel internet veya özel özel ağ bağlantısı aracılığıyla tesis dışı bir konuma kaydetmelerini sağlar. Ancak, bulut sağlayıcılarının merkezi olduğu gerçeği, verilerin izinsiz olarak üçüncü taraflara ifşa edilmesi veya arıza ve siber saldırılar nedeniyle kaybolması gibi tehlikeleri de beraberinde getirir. 

Tam olarak burada devreye giren merkeziyetsiz depolama ise tek bir merkezi varlığa güvenmek yerine blokzinciri tabanlı merkeziyetsiz bir ağa dayanan bir depolama çözümü türüdür. Bu kapsamda, veriler, tek bir otoritenin kontrolü altındaki tek bir sunucu yerine merkezi olmayan bir ağdaki çeşitli düğümlere kaydedilir ve bu da verilerin potansiyel risklere karşı korunmasını sağlar. Buna ek olarak, merkeziyetsiz depolama seçenekleri, tüketicilere, verileri yönetmek ve saklamak için üçüncü bir tarafa güvenmek yerine, verileri üzerinde tam sahiplik ve kontrol sağlama alternatifi de sunar

Neden bu kadar önemli?

Bizim için herhangi bir şekilde önemli olan şeyleri atmaya elimiz gitmez; çoğu zaman saklamayı tercih ederiz. Buna kalbinize yakın tuttuğunuz fotoğrafları albümlerde saklamak, anıları ya da düşünceleri bir deftere yazmak, yakın geleceğe yönelik planları unutmamak için not kağıtlarına ya da ajandalara kaydetmek veya tarihe izini bırakan binlerce yıllık mağara resimleri gibi pek çok şey örnek verilebilir. Ancak, bugün bu verilerin çoğunu dijital ortamlarda saklamayı tercih ediyoruz ve kabul etmek gerekiyor ki dijital alanlarda saklanan veriler yalnızca bizim görece az yer kaplayan anılarımızla sınırlı değil.

2022 yılı itibarıyla, küresel veri kümesi inanılmaz derecede büyük boyutlara gelmiş durumda ve yaklaşık iki yılda bir de boyutunu ikiye katmaya devam ediyor. Her gün yaklaşık 328,77 milyon terabayt veri oluşturuluyor ki bu sayı, zettabayt cinsinden yılda 120, ayda 10, haftada 2,31 ve günlük olarak 0,33 zettabayta denk geliyor. Öte yandan, %53,72 ile küresel veri trafiğinin yarısından fazlasından videolar sorumluyken bunu %12.69 ile sosyal medya platformları, %9.86 ile oyunlar, %5.67 ile web taraması ve %5.35 ile mesajlaşma takip ediyor.

Bilgi notu: Facebook’ta paylaşılan içeriğin %51’i video tabanlı içeriklerden oluşurken Snapchat’te gönderilen her bir snap’in 1 MB’lık bir alan kapladığı ve bunun büyük bir kısmının videolar olduğu belirtiliyor.

• Nisan 2022 verileri her dakika yaklaşık 250 milyon e-posta gönderildiğini gösteriyor. Bu da 24 saat içinde 333,22 milyar e-posta anlamına geliyor.
• YouTube videolarını 480p çözünürlükte izlemek saatte 500 MB'tan fazla veri kullanıyor. Buna karşılık, 4K YouTube videoları yaklaşık 30 kat daha fazla veri kullanıyor.
• Varsayılan Spotify ayarları 3 dakikalık şarkı başına 2MB+ kullanıyor. Bu da her saat için 40 MB’a, günlük olarak da 960 MB’a denk geliyor.
• Her standart çözünürlüklü Netflix akışı saatte 1 GB, yani günlük olarak 24 GB veri kullanırken yüksek çözünürlüklü yayınlar günde 72 GB, Ultra HD yayınlar ise günde 168 GB veri kullanıyor.

Statista tahminlerine göre 2010 yılında 2 zettabayt civarında olan dünyadaki toplam veri hacmi 2021’de 79, 2022e’de ise 97 zettabayt’a gelmiş durumda. Dahası, bu rakamın 2023 yılı için 123 zettabayta ulaşması; 2025 yılına kadar da 181 zettabaytı aşması beklenmekte. Bu sayıların en kadar büyük olduğunu başka bir şekilde söyleyecek olursak, mevcut veri miktarının, gözlemlenebilir evrendeki yıldız sayısından daha fazla olduğunu söylemek mümkün.

2022 yılı itibarıyla, dijital veri miktarının analog depolamayı geride bıraktığı ve gerçek anlamıyla dijital çağa giriş yaptığımız kabul ediliyor. Buna göre, artık var olan verilerin %99’u dijital formatlarda saklanıyor. Ancak, veri sayısındaki aşırı denebilecek bu hızlı artış nedeniyle, eski çözümlere kıyasla çok daha büyük kapasiteli yeni depolama ortamlarına olan ihtiyaç, bundan öncesine kıyasla çok daha mühim bir gereklilik olarak öne çıkıyor.

Dahası, Eindhoven Teknoloji Üniversitesi'nden sentetik biyoloji profesörü Tom De Greef’e göre, üç yıl içinde internet kullanıcılarının üreteceği toplam veri miktarının yarısını dahi karşılamaya yetecek veri merkezi kalmayacak. Bu da, alternatif dijital veri depolama yöntemleri bulunmadığı takdirde internetin 2026 yılına kadar potansiyel olarak çökebileceği anlamına geliyor. Greef, bunun önlenmesi için hâlihazırda bir organizmanın tüm genetik bilgilerini depolayan DNA'nın kullanılabileceğini öne sürüyor.

İlk olarak 1980'li yıllarda ortaya atılan bu fikir, kulağa her ne kadar çılgınca gelse de gerçeklikten çok da uzak değil. 2012'de Harvard Üniversitesi'nden bir grup bilim insanı 52 bin kelimelik bir kitabı, her bir gram DNA üzerinde 1,29 petabayt olacak şekilde depolamayı başardılar. Ancak, verileri DNA üzerine kodlamanın ve daha sonra geri çıkarmanın oldukça maliyetli yüksek teknoloji kaynakları gerektirmesi ve DNA üzerindeki verilerin okunması için kullanılan polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) yöntemin hatalara yol açması gibi sorunlar, bu yöntemin geliştirilmesinin önünde engel oluşturuyor.