nedávnoVýskum spoločnosti Microsoftoznámila veľmi zaujímavý „projekt oxidu kremičitého“. Projekt sa zameriava na vývoj ekologicky šetrného spôsobu ukladania veľkého množstva údajov do sklenených platní pomocou ultrarýchlych laserov – vďaka čomu je možné do skla ukladať „kópie“ hudby, filmov a ďalších.
Ešte úžasnejšie je, že po úspešnom zápise údajov zostanú údaje vo vnútri kremíkového skla nezmenené po tisíce až desaťtisíce rokov a vydržia elektromagnetické impulzy a extrémne teploty.
Zjednodušene povedané, spoločnosť Microsoft vytvorila 3-palcové štvorcové „pevné disky“ z kremenného skla, z ktorých každý dokáže uložiť 100 GB údajov a približne 20000 skladieb.
Projekt je partnerstvom medzi Microsoftom a skupinou rizikového kapitálu Elire zameranou na udržateľnosť, pričom obe strany dúfajú, že nájdu udržateľnejšiu formu zberu údajov, vďaka ktorej budú údaje v skle „nerozbitné“.
Proces skladovania skla zahŕňa písanie pomocou ultra rýchlych femtosekundových laserov, čítanie cez počítačom riadený mikroskop, dekódovanie a prepisovanie a nakoniec uloženie do „knižnice“. Je pozoruhodné, že táto „knižnica“ funguje pasívne a nepoužíva žiadnu elektrickú energiu, čo má potenciál výrazne znížiť emisie uhlíka spojené s dlhodobým ukladaním údajov.
Projekt Silica vytvára udržateľnejšiu formu zachytávania údajov mimo magnetického úložiska s obmedzenou životnosťou, ktoré trpí častou duplikáciou, zvyšovaním spotreby energie a prevádzkových nákladov.
Ant Rowstron, projektový inžinier oxidu kremičitého, povedal: "Životnosť magnetickej technológie je obmedzená. Pevný disk možno používať približne 5-10 rokov. Po skončení životného cyklu ho musíte znova skopírovať a uložte to do novej generácie médií." Úprimne povedané, je to ťažkopádne a neudržateľné, keď vezmete do úvahy všetku energiu a zdroje, ktoré používame."
Zachovanie budúcnosti globálnej hudby prostredníctvom skla
Skupina rizikového kapitálu Elire zameraná na udržateľnosť sa teraz stala najnovšou spoločnosťou, ktorá sa stala partnerom tímu Microsoft Research Project Silica a pripojila sa tak k CMR Surgical, ktorá využíva ukladanie dát zo skla na transformáciu budúcnosti robotickej chirurgie.
Elire použije technológiu v Global Music Vault na Svalbarde v Nórsku, kde sa na malý kúsok skla zmestí niekoľko terabajtov dát, čo stačí na uloženie približne 1,75 milióna skladieb alebo 13 rokov hudby. Ide o dôležitý krok smerom k udržateľnému ukladaniu údajov.
Microsoft poukázal na to, že hoci skladovanie skla ešte nie je pripravené na rozsiahlu propagáciu, považuje sa za sľubné udržateľné komercializačné riešenie z dôvodu jeho trvanlivosti a nákladovej efektívnosti a náklady na priebežnú údržbu budú „minimálne“. Tieto sklenené dátové schránky jednoducho uložte do knižnice, ktorá nevyžaduje elektrinu. Keď je to potrebné, robot vylezie na policu, aby ju získal pre následné importné operácie.
Aký je potenciál optického ukladania dát?
V závislosti od spôsobu ukladania môže byť spôsob ukladania elektromagnetické médium, optické médium alebo iné médium. Tradičné optické úložné systémy používajú disky ako Blu-ray, ktoré obsahujú vrstvu reflexného materiálu. Optické jednotky využívajú lasery na vytváranie nereflexných jamiek v susedných povlakoch, ktoré sú detekované laserom, ktorý jamky číta. Po zistení vzoru jamiek a nespálených reflexných plôch je možné uložené dáta zakódovať.
V kontexte exponenciálneho rastu údajov na internete, sociálnych médiách a aplikáciách cloud computingu však dopyt po optickom ukladaní údajov s ultra vysokou hustotou prudko vzrástol – ukladanie údajov naliehavo potrebuje prekonať prekážky tradičných magnetických pevných diskov. alebo pásky a úložisko SSD (Solid State Drive). a nové riešenia dlhodobého ukladania dát.
Všeobecne sa verí, že optická technológia je kľúčom k zlepšeniu úložnej kapacity veľkých dát. Vyššie spomínaný koncept používania skla na ukladanie dát možno vystopovať už v 19. storočí. Po starostlivých vylepšeniach a technologických vylepšeniach bolo veľa prekážok prekonaných jednu po druhej.
Okrem toho v porovnaní so súčasnou technológiou optických diskov je jednou z najvýznamnejších výhod ukladania optických údajov to, že môže dosiahnuť viacrozmerné ukladanie údajov.
Ako už názov napovedá, viacrozmerné dátové úložisko zaznamenáva a číta informácie najmä v štruktúrach s viac ako tromi rozmermi (ako sú viacvrstvové optické disky, karty, kryštály alebo kocky). Zápis a čítanie informácií sa zvyčajne dosahuje zaostrením jedného alebo viacerých laserových lúčov do trojrozmerného média. Kvôli objemovej povahe pamäťového média sa vyžaduje, aby laser pred zápisom alebo čítaním požadovaných referenčných značiek prešiel ďalšími bodmi. To znamená, že funkcie zápisu aj čítania musia byť často nelineárne, aby sa v danom čase spracoval iba jeden lokálny bod.
Dnes sa osvedčila technológia 5D optického ukladania dát – optické disky využívajúce túto technológiu dokážu uložiť až 360 Tb dát a môžu byť uchované miliardy rokov. V roku 1996 vedci prvýkrát navrhli a demonštrovali použitie femtosekundových laserov na zaznamenávanie a ukladanie údajov. Túto technológiu prvýkrát demonštrovalo v roku 2010 laboratórium Kazuyuki Hirao na Kjótskej univerzite a ďalej ju vyvinula výskumná skupina Petra Kazanského vo Výskumnom centre optoelektroniky Univerzity v Southamptone. Okrem toho Hitachi a Microsoft tiež študovali technológiu optického ukladania na báze skla, projekt spoločnosti Microsoft sa nazýva „Project Silica“. Medzi hlavných hráčov na trhu optických úložísk na celom svete patria Sony, Western Digital, Samsung Electronics, IBM, Toshiba a Fujitsu.
5D optické ukladanie údajov je primárne založené na experimentálnom nanoštruktúrovanom skle, ktoré ukladá informácie nielen kódovaním údajov v trojrozmernom priestore, ale aj prostredníctvom dvoch parametrov súvisiacich s dvojlomom, ktoré sú určené zaostrením na sklo. Polarizácia a kontrola intenzity femtosekundového lasera v médiu. Veľkosť, orientácia a trojrozmerná poloha nanoštruktúry tvoria päť dimenzií uvedených vyššie.
Aby sa však zlepšili vyhliadky komerčného využitia tejto technológie, je potrebné zlepšiť aj rýchlosť čítania údajov. Okrem toho môže byť jeho použitie obmedzené kvôli požadovanému vysokovýkonnému laserovému systému a nedostatku prepisovateľnosti údajov.
Optické ukladanie dát je tiež prístupné technológii viacúrovňového kódovania, ktorá môže výrazne zvýšiť kapacitu pamäte zápisom viacerých bitov na bod s použitím rôznych úrovní diskrétnej sily signálu. Viacúrovňové ukladanie údajov môže tiež čítať viac bitov súčasne, čím sa zvyšuje rýchlosť čítania údajov, čo je veľmi dôležité pre veľké súbory údajov.
Vo vznikajúcej technológii z University of South Australia a University of New South Wales môžu výskumníci využiť jedinečné vlastnosti anorganických fosforov na ukladanie údajov. Tento prístup má potenciál byť prepisovateľný a používať lasery s nízkym výkonom. Okrem toho technológia nevyžaduje kryogénne teploty a namiesto toho dokáže vypáliť spektrálne diery pri izbovej teplote, vďaka čomu je praktickejšia.
