الحوسبة التي تركز على البيانات

الحوسبة المرتكزة على البيانات مفهوم ناشئ ذو أهمية في هندسة المعلومات وتصميم مراكز البيانات . يصف هذا المفهوم نظام معلومات تُخزَّن فيه البيانات بشكل مستقل عن التطبيقات، ويمكن تحديثه دون الحاجة إلى عمليات نقل بيانات مكلفة ومعقدة . يُمثل هذا تحولًا جذريًا في أنظمة المعلومات، وهو ضروري لتلبية احتياجات المؤسسات في تخزين واسترجاع ونقل ومعالجة مجموعات البيانات المتنامية بشكل هائل. ^{[ 1 ]}

تعتمد بنى نظم المعلومات التقليدية على عقلية تتمحور حول التطبيقات. ففي السابق، كانت التطبيقات تُثبّت وتُحفظ ثابتة نسبيًا، وتُحدّث على فترات متباعدة، وتستخدم مجموعة ثابتة من عناصر الحوسبة والتخزين والشبكات للتعامل مع مجموعة صغيرة نسبيًا من البيانات المنظمة. ^{[ 2 ]}

لقد أثبت هذا النهج فعاليته لعقود، ولكن خلال العقد الماضي، أدى نمو البيانات، ولا سيما البيانات غير المهيكلة ، إلى ضغوط جديدة على المؤسسات وهياكل المعلومات وبنية مراكز البيانات. 90% من البيانات الجديدة غير مهيكلة، ووفقًا لتقرير صدر عام 2018، تدير 59% من المؤسسات أكثر من 10 مليارات ملف وكائن ^{[ 3 ]} موزعة على أعداد كبيرة من الخوادم ووحدات التخزين. وتكافح المؤسسات لمواكبة النمو الهائل للبيانات، بينما تسعى في الوقت نفسه إلى إيجاد طرق أفضل لاستخلاص رؤى قيّمة منها باستخدام خدمات مثل تحليلات البيانات الضخمة والتعلم الآلي . ومع ذلك، فإن البنى الحالية غير مصممة لتلبية متطلبات الخدمة على نطاق البيتابايت وما بعده دون قيود كبيرة على الأداء. ^{[ 4 ]}

تفشل البنى التقليدية في تخزين واسترجاع ونقل واستخدام تلك البيانات بشكل كامل بسبب قيود البنية التحتية للأجهزة، فضلاً عن تصميم وتطوير وإدارة الأنظمة التي تركز على التطبيقات. ^{[ 5 ]}

أدرك باحثو التعلّم الآلي أهمية جودة البيانات قبل ظهور مفهوم الذكاء الاصطناعي المرتكز على البيانات (DCAI) بشكل رسمي. وتشير الدراسات إلى أن تشويش البيانات المصنفة، وانحياز العينات، ونقص التغطية، قد تضر بقدرة النموذج على التعميم. ومع ذلك، فقد أولى مجتمع التعلّم الآلي عمومًا الأولوية للخوارزميات الجديدة على حساب التدقيق في البيانات. ^{[ 6 ]}

أعباء العمل التي تركز على البيانات

هناك مشكلتان تهدف الحوسبة التي تركز على البيانات إلى معالجتهما.

1. تحتاج المؤسسات إلى الاستفادة من جميع البيانات المتاحة، لكن التطبيقات التقليدية لا تتمتع بالمرونة الكافية. وتتيح التحولات الجديدة نحو الابتكار المستمر في الخدمات، المدعومة بالأساليب الناشئة لتقديم الخدمات (بما في ذلك الخدمات المصغرة والحاويات)، إمكانيات جديدة تتجاوز التفكير التقليدي الذي يركز على التطبيقات.
2. تُقيّد القيود الحالية لأجهزة مراكز البيانات نقل وإدارة واستخدام مجموعات البيانات غير المهيكلة بشكل كامل. وتُعيق وحدات المعالجة المركزية التقليدية الأداء لافتقارها إلى القدرات المتخصصة اللازمة للتخزين والشبكات والتحليل. ^{[ 7 ]} كما يُمكن أن يُؤدي التخزين البطيء، بما في ذلك محركات الأقراص الصلبة ومحركات الحالة الصلبة SAS/SATA عبر الشبكة، إلى انخفاض الأداء والحد من إمكانية الوصول إلى البيانات. ^{[ 8 ]} لذا ، ثمة حاجة إلى قدرات جديدة للأجهزة.

الحوسبة التي تركز على البيانات

الحوسبة المرتكزة على البيانات هي منهجية تدمج بين الأجهزة والبرمجيات المبتكرة للتعامل مع البيانات، لا التطبيقات، كمصدر دائم للقيمة. ^{[ 9 ]} تهدف الحوسبة المرتكزة على البيانات إلى إعادة النظر في كل من الأجهزة والبرمجيات لاستخلاص أكبر قدر ممكن من القيمة من مصادر البيانات الحالية والجديدة. وهي تزيد من المرونة من خلال إعطاء الأولوية لنقل البيانات ومعالجتها على حساب أداء التطبيقات الثابتة ومرونتها.

الأجهزة والبرامج التي تركز على البيانات

لتحقيق أهداف الحوسبة التي تركز على البيانات، ستتطور البنية التحتية لأجهزة مراكز البيانات لمعالجة الحجم الهائل والنمو السريع والحاجة إلى نقل البيانات عالي الأداء للغاية ومتطلبات الحساب المكثفة.

• أصبحت البنى التحتية للأجهزة الموزعة هي القاعدة، حيث تنتشر البيانات والخدمات عبر العديد من عقد الحوسبة والتخزين، سواء في السحابات العامة أو في المواقع المحلية.
• نتيجةً لتباطؤ قانون مور ، ^{[ 10 ]} تظهر معالجات جديدة لتعزيز الأداء، مما يقلل من أحمال وحدة المعالجة المركزية من خلال التعامل مع المهام المكثفة بما في ذلك نقل البيانات وحماية البيانات وأمن البيانات. ^{[ 11 ]}
• ستصبح التقنيات الجديدة مثل محركات أقراص NVMe والشبكات مثل NVMeoF مكونات قياسية في بنى الحوسبة التي تركز على البيانات. ^{[ 12 ]}

فيما يخص البرمجيات، تُسرّع الحوسبة المرتكزة على البيانات من زوال التطبيقات الثابتة التقليدية. ^{[ 13 ]} تصبح التطبيقات قصيرة العمر، وتُضاف إليها أو تُحدّث أو تُحذف باستمرار مع ظهور الخوارزميات واختفائها. يُعاد تصميم البرمجيات لإجراء التحليل على جميع البيانات المتاحة بدلاً من مجموعات فرعية منها. تقوم الخدمات المصغّرة بفحص البيانات، وإجراء العمليات الحسابية، وعرض نتائج عملياتها بسرعات تتجاوز الأساليب التقليدية.