宇宙: データストレージ技術の究極のテスト場

世界のデータ量は 2022 年から 2026 年にかけて 2 倍になると予想されており、あらゆる業界がデータ管理のよりよい方法を模索していることは周知の事実です。そして、将来のストレージイノベーションの答えは、私たちの頭上の空にあるかもしれません。

例えば、NASAの「地表水・海洋地形観測ミッション」は、気候変動が海洋、湖沼、河川にどのような影響を与えているかをより深く理解するため、地球の表層水に関する史上初の地球規模の調査を実施する計画です。NASAによると、このミッションで使用される衛星は、1日あたり1テラバイトの未処理データを地球に送信する予定です。

このようなミッションでは、データは宇宙の現実に耐えられるよう安全に保管され、時には数ヶ月間も保管され、その後、容易にアクセスでき、利用可能な状態で地球に送り返される必要があります。これほど大規模なミッションには、膨大な研究開発、計画、そして戦略が投入され、軌道上に送り出されるあらゆる技術は、成功のために独自の要件を満たす必要があります。

これらの技術が宇宙でどのように機能するかは、私たちが日常的に使用している既存の技術の開発と改良に役立ちます。例えば、CMOSセンサーを搭載したスマートフォンのカメラ、粉ミルク、コンピューターのマウス、ワイヤレスヘッドフォン、傷に強いレンズなどは、すべて宇宙関連のイノベーションから生まれました。

以下は、地球上で使用する製品の改善に役立つ宇宙探査用に開発されたテクノロジーに基づいてビジネスリーダーが学べる主なポイントです。

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ミッションクリティカル: データの信頼性
データの完全性は不可欠
宇宙：究極のテスト場

ミッションクリティカル: データの信頼性

宇宙の環境は地球上では考えられないほど過酷です。宇宙への往復に必要な技術は、こうした極限の環境に耐えなければならず、大きな課題となっています。

考えてみてください。離陸時には電子部品が動き回り、激しい振動に晒されます。そして軌道上に上がった後も、これらの電子部品は、時間ごとに大きく変化する極端な温度変化の中でも動作し続けなければなりません。電子機器を劣化させ、全体的な機能に影響を及ぼす可能性のある宇宙放射線などにも耐えなければなりません。また、繊細なマイクロチップを破壊し、使用不能にしてしまう可能性のある電離粒子やランダムな宇宙現象にも耐えなければなりません。

そのため、信頼性の高い宇宙技術はミッションクリティカルです。信頼性は製品の設計・開発段階から始まり、ミッションで使用されるすべてのコンポーネントに組み込む必要があります。現在、製品開発チームはこれらの知見の一部を活用し、「宇宙グレード」または「耐放射線性」を備えたフラッシュメモリやSSDなどのデータストレージ製品を開発しています。

自動車部品から高熱に耐える調理器具、過酷な使用状況でも信頼性と機能性が確保されるように設計された一般的な電子機器まで、多くの日常的な製品が宇宙から信頼性について学んだことで大きな恩恵を受けています。

世界中のストレージエンジニアも、宇宙探査に携わる企業からのフィードバックに基づいて設計アプローチを調整しています。エンジニアは信頼性設計（Design for Reliability）アプローチを用いて信頼性を最優先に考え、最先端の手法を用いてデータストレージ製品を設計することで、様々な制約を克服し、高性能と低電圧を実現しています。

地球上のデータ技術はさまざまな課題に直面していますが、宇宙での信頼性向上に対する全体的なニーズにより、地球上で使用するためのより耐久性の高いデータストレージ技術が可能になります。

データの完全性は不可欠

宇宙ミッションにおけるデータの信頼性と同様に重要なのは、データの完全性です。データの完全性とは、正確で完全かつ一貫性のあるデータを指します。言い換えれば、データが破損していないことを意味します。

宇宙ミッションおよび地球上でのデータ保存では、ビットフリップを引き起こす宇宙線からフラッシュベースのメモリを保護する技術革新によってデータの整合性が保たれます。ビットフリップとは、1 が 0 に、あるいはその逆になる恐ろしい現象で、データセット全体が破壊される原因になります。

宇宙では、衛星は毎日数千テラバイト、場合によっては年間数ペタバイトものデータを取得できます。ちなみに、1ペタバイトは約11,000本の4K映画を収録できる容量で、これを全て視聴するには5年間ノンストップで視聴し続ける必要があります。

多くの場合、すべてのデータをリアルタイムで地球に送信することは現実的ではなく、また望ましいことでもありません。そのため、エンジニアたちは、宇宙や地上で分析する際にデータの価値が維持されるように、データの完全性に対する厳しい要件を発見しました。

データ整合性には様々な定義があり、エンタープライズアプリケーションにも適用される訂正不可能なビットエラー率もその一つですが、データ整合性を維持できないとデータの破損や損失につながり、深刻な問題を引き起こす可能性があります。例えば、自動運転車が破損したデータに基づいて誤った計算を行うと、事故につながる可能性があります。

宇宙技術が進歩し、データとデータの整合性に依存するより優れたシステムが開発されるにつれて、同じ戦略が私たちの周りのインテリジェントなアプリケーションの使用例における地球上のシステムにも適用できるようになります。

宇宙：究極のテスト場

宇宙には解決すべき難問が山積しています。宇宙、あるいは地球上の極寒や極暑といった、より過酷な環境を想定して製品を設計すれば、それらの製品はそれほど過酷ではない場所でも動作し、そのプロセスからメリットを得られる可能性が高まります。これは、宇宙を究極の試験場と捉えることもできるかもしれません。宇宙の極限環境を想定して設計されたデータストレージの一例として、自動車産業が挙げられます。

乗り物はもはやA地点からB地点への単なる移動手段ではありません。今や本質的には車輪のついたデータセンターであり、データストレージの信頼性と完全性も求められます。地球上の乗り物と大気圏外に打ち上げる乗り物には、他にも共通の課題があります。それは、気温の変動、大きな振動、異常気象の可能性、経路上の環境変化、そして太陽放射への曝露です。

このイノベーションのサイクルが続くにつれ、テクノロジーリーダーが宇宙の最新技術に遅れを取らないための方法は数多く生まれます。業界横断的な連携、研究開発の取り組み、NASAの最新技術の監視などです。このプロセスを通して、私たちは宇宙と地球から、巧みなエンジニアリングと問題解決を必要とするさらなる課題に直面することになるでしょう。そして、データ。常に、より多くのデータが求められます。