Nedávno,Výzkum společnosti Microsoftoznámila velmi zajímavý „projekt oxidu křemičitého“. Projekt se zaměřuje na vývoj ekologicky šetrného způsobu ukládání velkého množství dat na skleněné desky pomocí ultrarychlých laserů – což umožňuje ukládat „kopie“ hudby, filmů a dalšího do skla.
Ještě úžasnější je, že jakmile jsou data úspěšně zapsána, data uvnitř křemíkového skla zůstanou nezměněna po tisíce až desítky tisíc let a vydrží elektromagnetické pulsy a extrémní teploty.
Zjednodušeně řečeno, Microsoft vyrobil 3-palcové čtvercové „pevné disky“ z křemenného skla, z nichž každý pojme 100 GB dat a asi 20000 skladeb.
Projekt je partnerstvím mezi Microsoftem a skupinou rizikového kapitálu Elire zaměřenou na udržitelnost, přičemž obě strany doufají, že najdou udržitelnější formu sběru dat, díky níž budou data ve skle „nerozbitná“.
Proces skladování skla zahrnuje zápis pomocí ultrarychlých femtosekundových laserů, čtení přes počítačově řízený mikroskop, dekódování a přepis a nakonec uložení do „knihovny“. Je pozoruhodné, že tato „knihovna“ běží pasivně a nepoužívá žádnou elektřinu, což má potenciál výrazně snížit emise uhlíku spojené s dlouhodobým ukládáním dat.
Project Silica vytváří udržitelnější formu zachycování dat, která přesahuje magnetické úložiště s omezenou životností, které trpí častou duplikací, rostoucí spotřebou energie a provozními náklady.
Ant Rowstron, projektový inženýr oxidu křemičitého, řekl: "Životnost magnetické technologie je omezená. Pevný disk lze používat přibližně 5-10 let. Jakmile životní cyklus skončí, musíte jej znovu zkopírovat a uložte to do nové generace médií. "Upřímně řečeno, je to těžkopádné a neudržitelné, když vezmete v úvahu veškerou energii a zdroje, které používáme."
Zachování budoucnosti globální hudby prostřednictvím skla
Skupina rizikového kapitálu Elire zaměřená na udržitelnost se nyní stala nejnovější společností, která se stala partnerem týmu Microsoft Research Project Silica a připojila se tak k CMR Surgical, která využívá úložiště dat ze skla k transformaci budoucnosti robotické chirurgie.
Elire bude technologii používat v Global Music Vault na Svalbardu v Norsku, kde malý kousek skla pojme několik terabajtů dat, což stačí k uložení přibližně 1,75 milionu skladeb nebo 13 let hudby. Jde o důležitý krok směrem k udržitelnému ukládání dat.
Microsoft poukázal na to, že ačkoliv skladování skla ještě není připraveno na rozsáhlou propagaci, je považováno za slibné udržitelné řešení pro komercializaci kvůli své odolnosti a nákladové efektivitě a průběžné náklady na údržbu budou „minimální“. Tyto skleněné datové přihrádky jednoduše uložte do knihovny, která nevyžaduje elektřinu. V případě potřeby robot vyleze na polici, aby ji získal pro následné importní operace.
Jaký je potenciál optického ukládání dat?
V závislosti na metodě ukládání může být metodou ukládání elektromagnetická média, optická média nebo jiná média. Tradiční optické úložné systémy používají disky jako Blu-ray, které obsahují vrstvu reflexního materiálu. Optické jednotky využívají lasery k vytváření nereflexních důlků v sousedních povlacích, které jsou detekovány laserem, který důlky čte. Jakmile je detekován vzor důlků a nespálených reflexních oblastí, mohou být uložená data zakódována.
V souvislosti s exponenciálním růstem dat na internetu, sociálních médiích a aplikacích cloud computingu však poptávka po optických úložištích dat s ultra vysokou hustotou prudce vzrostla – ukládání dat naléhavě potřebuje překonat překážky tradičních magnetických pevných disků. nebo úložiště pásek a SSD (Solid State Drive). a nová řešení pro dlouhodobé ukládání dat.
Obecně se má za to, že optická technologie je klíčem ke zlepšení úložné kapacity masivních dat. Výše zmíněný koncept využití skla pro ukládání dat lze vysledovat až do 19. století. Po pečlivém vylepšování a technologických upgradech bylo mnoho překážek překonáno jednu po druhé.
Navíc ve srovnání se současnou technologií optických disků je jednou z nejvýraznějších výhod optického ukládání dat to, že může dosáhnout vícerozměrného ukládání dat.
Jak název napovídá, vícerozměrné úložiště dat zaznamenává a čte informace především ve strukturách s více než třemi rozměry (jako jsou vícevrstvé optické disky, karty, krystaly nebo kostky). Zápis a čtení informací se obvykle dosahuje zaostřením jednoho nebo více laserových paprsků do trojrozměrného média. Vzhledem k objemové povaze paměťového média je nutné, aby laser před zápisem nebo čtením požadovaných referenčních značek prošel dalšími body. To znamená, že funkce zápisu i čtení musí být často nelineární, aby byl v daném okamžiku zpracován pouze jeden lokální bod.
Dnes se osvědčila technologie 5D optického ukládání dat – optické disky využívající tuto technologii dokážou uložit až 360Tb dat a lze je uchovat miliardy let. V roce 1996 vědci poprvé navrhli a předvedli použití femtosekundových laserů k záznamu a ukládání dat. Tato technologie byla poprvé demonstrována v roce 2010 v laboratoři Kazuyuki Hirao na Kjótské univerzitě a dále byla vyvinuta výzkumnou skupinou Petera Kazanského z Optoelectronics Research Center University of Southampton. Kromě toho Hitachi a Microsoft také studovaly technologii optického úložiště na bázi skla, projekt posledně jmenovaného se nazývá „Project Silica“. Mezi hlavní hráče na trhu optických úložišť celosvětově patří Sony, Western Digital, Samsung Electronics, IBM, Toshiba a Fujitsu.
5D optické úložiště dat je primárně založeno na experimentálním nanostrukturovaném skle, které uchovává informace nejen kódováním dat v trojrozměrném prostoru, ale také prostřednictvím dvou parametrů souvisejících s dvojlomem, které jsou určeny zaostřením na sklo. Polarizace a regulace intenzity femtosekundového laseru v médiu. Velikost, orientace a trojrozměrná poloha nanostruktury tvoří pět výše zmíněných rozměrů.
Aby se však zlepšily komerční vyhlídky této technologie, je třeba zlepšit také rychlost čtení dat. Jeho použití může být navíc omezeno kvůli požadovanému vysoce výkonnému laserovému systému a nedostatečné možnosti přepisování dat.
Optické úložiště dat je také přístupné technologii víceúrovňového kódování, která může výrazně zvýšit kapacitu úložiště zápisem více bitů na bod pomocí různých úrovní síly diskrétního signálu. Víceúrovňové úložiště dat může také číst více bitů současně, čímž se zvyšuje rychlost čtení dat, což je velmi důležité pro velké soubory dat.
V nově vznikající technologii z University of South Australia a University of New South Wales mohou výzkumníci využívat jedinečné vlastnosti anorganických fosforů k ukládání dat. Tento přístup má potenciál být přepisovatelný a používat lasery s nízkým výkonem. Technologie navíc nevyžaduje kryogenní teploty a místo toho může vypalovat spektrální díry při pokojové teplotě, což je praktičtější.