هل يمكنك حلها؟ العمليات الحسابية السحرية التي تحافظ على بياناتك آمنة | علوم

انتقلت مؤقتًا إلى بيركلي، كاليفورنيا، حيث أعمل “مقيمًا في مجال التواصل العلمي” في معهد سيمونز، وهو المعهد الرائد عالميًا في الأبحاث التعاونية في علوم الكمبيوتر النظرية.

أحد أعمال التعاون في مجال النانو هو لغز اليوم – أخبرني به أحد علماء الكمبيوتر في مايكروسوفت، وصادقته أثناء تناول الشاي. يتعلق الأمر بمراكز البيانات – تلك المستودعات التي تحتوي على صفوف لا نهاية لها من أجهزة الكمبيوتر التي تخزن جميع بياناتنا.

إحدى المشاكل التي تواجهها مراكز البيانات هي عدم موثوقية الأجهزة المادية. تتعطل محركات الأقراص الثابتة طوال الوقت، وعندما يحدث ذلك، قد يتم فقدان كافة البيانات الخاصة بها. كيف تتأكد شركات مثل Microsoft من قدرتها على استعادة البيانات من محركات الأقراص الثابتة الفاشلة؟ إن حل اللغز أدناه هو، في جوهره، إجابة هذا السؤال.

الإستراتيجية الواضحة التي يمكن أن يستخدمها مركز البيانات لحماية أجهزته من الأعطال العشوائية هي أن يكون لكل جهاز نسخة مكررة. في هذه الحالة، إذا فشل القرص الصلب، يمكنك استرداد البيانات من النسخة المكررة. ومع ذلك، لا يتم استخدام هذه الاستراتيجية لأنها غير فعالة للغاية. إذا كان لديك 100 جهاز، فستحتاج إلى 100 نسخة أخرى. هناك طرق أفضل، كما نأمل أن تستنتج!

الصناديق المختفية

لديك 100 صندوق. يحتوي كل صندوق على رقم واحد، ولا يوجد صندوقين لهما نفس الرقم.

1. لقد قيل لك ذلك واحد ستتم إزالة الصناديق بشكل عشوائي. ولكن قبل إزالته يتم إعطاؤك صندوق إضافي، ويسمح بوضع رقم واحد فيه. ما هو الرقم الذي تضعه في الصندوق الإضافي الذي يضمن أنك ستتمكن من استعادة رقم أي صندوق تمت إزالته؟

2. لقد قيل لك ذلك اثنين ستتم إزالة الصناديق بشكل عشوائي. ولكن قبل إزالته يتم إعطاؤك صندوقين إضافيين، ويسمح بوضع رقم واحد في كل منهم. ما هي الأرقام (المختلفة) التي تضعها في هذين المربعين والتي تضمن أنك ستتمكن من استعادة أرقام كلا المربعين المحذوفين؟

سأعود بالإجابات في الساعة 5 مساءً بتوقيت المملكة المتحدة. وفي الوقت نفسه، لا داعي للحرق، يرجى مناقشة محركات الأقراص الثابتة المفضلة لديك.

التشبيه هنا هو أن كل صندوق عبارة عن قرص صلب، والرقم الموجود في الصندوق هو البيانات، وإزالة الصندوق هي فشل القرص الصلب. باستخدام محرك أقراص ثابتة إضافي واحد، نحن آمنون ضد الفشل العشوائي لمحرك أقراص ثابتة واحد، ومع اثنين، نحن آمنون ضد فشل اثنين. يبدو من السحر أن نتمكن من حماية هذا القدر الكبير من المعلومات ضد الأعطال العشوائية بأقل قدر من النسخ الاحتياطي.

يعد مجال “رموز تصحيح الأخطاء” بمثابة مجموعة كبيرة من النظريات الجميلة التي تقدم إجابات لأسئلة مثل كيفية تقليل عدد الأجهزة اللازمة للحماية من الأعطال العشوائية لمحركات الأقراص الثابتة. والنظريات تعمل! لا تفقد مراكز البيانات بياناتك أبدًا بسبب عطل ميكانيكي.

كان رفيقي في الشاي هو سيفاكانث جوبي، وهو باحث رئيسي في شركة مايكروسوفت. وقال: “إن سحر رموز تصحيح الأخطاء يسمح لنا ببناء أنظمة موثوقة باستخدام مكونات مزعجة ومعيبة. وبفضلهم، يمكننا التواصل مع شخص ما على مسافة بعيدة مثل أطراف نظامنا الشمسي وتخزين مليارات التيرابايت من البيانات بأمان في السحابة. يمكننا أن ننسى ضجيج وتعقيد هذا العالم ونستمتع بجماله بدلاً من ذلك.

لقد قمت بإعداد لغز هنا في أيام الاثنين البديلة منذ عام 2015. أنا دائمًا أبحث عن الألغاز الرائعة. إذا كنت ترغب في اقتراح واحد، راسلني عبر البريد الإلكتروني.