Недавно,Microsoft Исследованияобъявил об очень интересном «кремнеземном проекте». Проект направлен на разработку экологически чистого способа хранения больших объемов данных на стеклянных пластинах с использованием сверхбыстрых лазеров, что позволяет хранить «копии» музыки, фильмов и многого другого в стекле.
Что еще более удивительно, так это то, что как только данные будут успешно записаны, данные внутри кремниевого стекла останутся неизменными в течение тысяч и десятков тысяч лет и смогут выдерживать электромагнитные импульсы и экстремальные температуры.
Проще говоря, Microsoft изготовила 3-квадратные "жесткие диски" длиной в дюйм из кварцевого стекла, каждый из которых может хранить 100 ГБ данных и около 20 000 песен.
Проект представляет собой партнерство между Microsoft и венчурной группой Elire, ориентированной на устойчивое развитие. Обе стороны надеются найти более устойчивую форму сбора данных, которая сделает данные в стекле «небьющимися».
Процесс хранения стекла включает в себя запись с использованием сверхбыстрых фемтосекундных лазеров, чтение через микроскоп с компьютерным управлением, декодирование и расшифровку и, наконец, хранение в «библиотеке». Примечательно, что эта «библиотека» работает пассивно и не использует электроэнергию, что потенциально может значительно сократить выбросы углекислого газа, связанные с долгосрочным хранением данных.
Project Silica создает более устойчивую форму сбора данных, выходящую за рамки магнитного хранилища с ограниченным сроком службы, которое страдает от частого дублирования, увеличения энергопотребления и эксплуатационных расходов.
Ант Роустрон, инженер проекта по производству диоксида кремния, сказал: «Срок службы магнитной технологии ограничен. Жесткий диск можно использовать примерно 5-10 лет. Как только жизненный цикл закончится, вам придется скопировать его снова и сохраните его на носителе нового поколения. «Честно говоря, это громоздко и неустойчиво, если учесть всю энергию и ресурсы, которые мы используем».
Сохранение будущего мировой музыки через стекло
Группа венчурного капитала Elire, ориентированная на устойчивое развитие, теперь стала последней компанией, которая стала партнером команды Microsoft Research Project Silica, присоединившись к таким компаниям, как CMR Surgical, которая использует стеклянное хранилище данных для преобразования будущего роботизированной хирургии.
Elire будет использовать эту технологию в Global Music Vault на Шпицбергене, Норвегия, где небольшой кусок стекла может хранить несколько терабайт данных, чего достаточно для хранения примерно 1,75 миллиона песен или музыки за 13 лет. Это важный шаг на пути к устойчивому хранению данных.
Microsoft отметила, что, хотя стеклянное хранилище еще не готово к широкомасштабному продвижению, оно считается многообещающим решением для устойчивой коммерциализации из-за его долговечности и экономической эффективности, а текущие затраты на техническое обслуживание будут «минимальными». Просто храните эти стеклянные контейнеры для данных в библиотеке, не требующей электричества. При необходимости робот забирается на полку, чтобы забрать ее для последующих операций импорта.
Каков потенциал оптического хранения данных?
В зависимости от способа хранения, способом хранения может быть электромагнитный носитель, оптический носитель или другой носитель. Традиционные оптические системы хранения данных используют диски, такие как Blu-ray, со слоем отражающего материала. Оптические приводы используют лазеры для создания неотражающих ямок в соседних покрытиях, которые обнаруживаются лазером, считывающим ямки. После обнаружения структуры ямок и несгоревших отражающих участков сохраненные данные можно закодировать.
Однако в условиях экспоненциального роста данных в Интернете, социальных сетях и приложениях облачных вычислений спрос на оптические хранилища данных сверхвысокой плотности резко возрос — хранилище данных срочно должно преодолеть узкие места традиционных магнитных жестких дисков. или ленты и твердотельные накопители (SSD). и новые решения для долгосрочного хранения данных.
Широко распространено мнение, что оптическая технология является ключом к увеличению емкости хранения больших объемов данных. Вышеупомянутая концепция использования стекла для хранения данных восходит к 19 веку. После тщательных усовершенствований и технологических усовершенствований многие препятствия были преодолены одно за другим.
Кроме того, по сравнению с современной технологией оптических дисков, одним из наиболее заметных преимуществ оптического хранения данных является то, что оно позволяет обеспечить многомерное хранение данных.
Как следует из названия, многомерное хранилище данных в основном записывает и считывает информацию в структурах с более чем тремя измерениями (например, многослойные оптические диски, карты, кристаллы или кубы). Запись и считывание информации обычно достигаются путем фокусировки одного или нескольких лазерных лучей в трехмерную среду. Из-за объемного характера носителя информации лазеру необходимо пройти через дополнительные точки перед записью или считыванием необходимых меток. Это означает, что функции записи и чтения часто должны быть нелинейными, чтобы в данный момент времени обрабатывалась только одна локальная точка.
Сегодня проверена технология оптического хранения данных 5D — оптические диски, использующие эту технологию, могут хранить до 360 Тб данных и сохраняться в течение миллиардов лет. В 1996 году ученые впервые предложили и продемонстрировали использование фемтосекундных лазеров для записи и хранения данных. Эта технология была впервые продемонстрирована в 2010 году лабораторией Казуюки Хирао в Киотском университете и получила дальнейшее развитие исследовательской группой Питера Казанского в Исследовательском центре оптоэлектроники Саутгемптонского университета. Кроме того, Hitachi и Microsoft также изучали технологию оптических накопителей на основе стекла, проект последней называется «Project Silica». В мировом масштабе основными игроками на рынке оптических накопителей являются Sony, Western Digital, Samsung Electronics, IBM, Toshiba и Fujitsu.
Хранение 5D-оптических данных в первую очередь основано на экспериментальном наноструктурированном стекле, которое хранит информацию не только путем кодирования данных в трехмерном пространстве, но и с помощью двух параметров, связанных с двойным лучепреломлением, которые определяются путем фокусировки на стекле. Управление поляризацией и интенсивностью фемтосекундного лазера в среде. Размер, ориентация и трехмерное положение наноструктуры составляют пять измерений, упомянутых выше.
Однако для улучшения перспектив коммерческого применения этой технологии необходимо также повысить скорость чтения данных. Кроме того, его применение может быть ограничено из-за необходимости использования мощной лазерной системы и отсутствия возможности перезаписи данных.
Оптическое хранилище данных также допускает технологию многоуровневого кодирования, которая может значительно увеличить емкость хранилища за счет записи нескольких битов в точку с использованием различных уровней дискретного сигнала. Многоуровневое хранилище данных также позволяет одновременно считывать несколько битов, тем самым увеличивая скорость считывания данных, что очень важно для больших наборов данных.
Новая технология Университета Южной Австралии и Университета Нового Южного Уэльса позволит исследователям использовать уникальные свойства неорганических люминофоров для хранения данных. Этот подход потенциально может быть перезаписываемым и использовать лазеры малой мощности. Кроме того, эта технология не требует криогенных температур и вместо этого может сжигать спектральные дыры при комнатной температуре, что делает ее более практичной.
