לאחרונה,מחקר של מיקרוסופטהכריז על "פרויקט סיליקה" מעניין מאוד. הפרויקט מתמקד בפיתוח דרך ידידותית לסביבה לאחסון כמויות גדולות של נתונים בלוחות זכוכית באמצעות לייזרים מהירים במיוחד - מה שמאפשר לאחסן "עותקים" של מוזיקה, סרטים ועוד בזכוכית.
מה שעוד יותר מדהים הוא שברגע שהנתונים ייכתבו בהצלחה, הנתונים בתוך זכוכית הסיליקון יישארו ללא שינוי במשך אלפי עד עשרות אלפי שנים ויכולים לעמוד בפולסים אלקטרומגנטיים וטמפרטורות קיצוניות.
במילים פשוטות, מיקרוסופט יצרה 3-כוננים קשיחים מרובעים באורך אינץ' מזכוכית קוורץ, שכל אחד מהם יכול לאחסן 100GB של נתונים וכ-20,000 שירים.
הפרויקט הוא שותפות בין מיקרוסופט לבין קבוצת ההון סיכון Elire המתמקדת בקיימות, כאשר שני הצדדים מקווים למצוא צורה בת קיימא יותר של לכידת נתונים שתהפוך את הנתונים בזכוכית ל"בלתי שבירה".
תהליך אחסון הזכוכית כולל כתיבה באמצעות לייזרים פמטו-שניות מהירים במיוחד, קריאה דרך מיקרוסקופ מבוקר מחשב, פענוח ותמלול ולבסוף אחסון ב"ספרייה". יש לציין ש"ספרייה" זו פועלת באופן פסיבי ואינה משתמשת בחשמל, אשר יש לו פוטנציאל להפחית משמעותית את פליטת הפחמן הקשורה לאחסון נתונים לטווח ארוך.
Project Silica יוצר צורה בת קיימא יותר של לכידת נתונים מעבר לאחסון מגנטי בעל חיים מוגבל, שסובל משכפול תכוף, הגדלת צריכת האנרגיה ועלויות התפעול.
Ant Rowstron, מהנדס פרויקט דו-תחמוצת הסיליקון, אמר: "חיי השירות של הטכנולוגיה המגנטית מוגבלים. ניתן להשתמש בכונן קשיח למשך כ-5-10 שנים. לאחר שמחזור החיים מסתיים, עליך להעתיק אותו שוב ו לשמור את זה לדור חדש של מדיה. "בכנות, זה מסורבל ולא בר קיימא כשחושבים על כל האנרגיה והמשאבים שאנו משתמשים בהם".
שימור עתיד המוזיקה העולמית דרך זכוכית
קבוצת הון סיכון ממוקדת קיימות, Elire, הפכה כעת לחברה האחרונה ששותפה בצוות Microsoft Research Project Silica, והצטרפה לחברות כמו CMR Surgical המשתמשת באחסון נתונים מזכוכית כדי לשנות את עתיד הניתוחים הרובוטיים.
Elire תשתמש בטכנולוגיה בכספת המוזיקה העולמית בסבאלברד, נורבגיה, שם חתיכת זכוכית קטנה יכולה להכיל כמה טרה-בייט של נתונים, מספיק כדי לאחסן כ-1.75 מיליון שירים או 13 שנות מוזיקה. זהו צעד חשוב לקראת אחסון נתונים בר-קיימא.
מיקרוסופט ציינה שלמרות שאחסון זכוכית עדיין לא מוכן לקידום בקנה מידה גדול, הוא נחשב כפתרון מסחור בר קיימא מבטיח בגלל העמידות והעלות-תועלת שלו, ועלויות התחזוקה השוטפות יהיו "מינימליות". פשוט אחסן את פחי הנתונים מזכוכית בספרייה שאינה דורשת חשמל. בעת הצורך, הרובוט מטפס על המדף כדי לאחזר אותו לפעולות ייבוא שלאחר מכן.
מה הפוטנציאל של אחסון נתונים אופטי?
בהתאם לשיטת האחסון, שיטת האחסון יכולה להיות מדיה אלקטרומגנטית, מדיה אופטית או מדיה אחרת. מערכות אחסון אופטי מסורתיות משתמשות בדיסקים כמו Blu-ray המכילים שכבה של חומר מחזיר אור. כוננים אופטיים משתמשים בלייזרים כדי ליצור בורות לא מחזירי אור בציפויים סמוכים, אשר מזוהים על ידי הלייזר הקורא את הבורות. לאחר זיהוי הדפוס של בורות ואזורים מחזירי אור שלא נשרפו, ניתן לקודד את הנתונים המאוחסנים.
עם זאת, בהקשר של הצמיחה האקספוננציאלית של נתונים באינטרנט, מדיה חברתית ויישומי מחשוב ענן, הדרישה לאחסון נתונים אופטי בצפיפות גבוהה במיוחד זינקה שחקים - אחסון נתונים צריך בדחיפות להתגבר על צווארי הבקבוק של כוננים קשיחים מגנטיים מסורתיים או קלטות וכונני מצב מוצק (SSD). ופתרונות חדשים לאחסון נתונים לטווח ארוך.
הדעה הרווחת היא שטכנולוגיה אופטית היא המפתח לשיפור קיבולת האחסון של נתונים מסיביים. ניתן לאתר את הרעיון שהוזכר לעיל של שימוש בזכוכית לאחסון נתונים למאה ה-19. לאחר שיפורים מדוקדקים ושדרוגים טכנולוגיים, התגברו על מכשולים רבים בזה אחר זה.
בנוסף, בהשוואה לטכנולוגיית הדיסק האופטי הנוכחי, אחד היתרונות הבולטים של אחסון נתונים אופטי הוא בכך שהוא יכול להשיג אחסון נתונים רב מימדי.
כפי שהשם מרמז, אחסון נתונים רב ממדי מתעד וקורא מידע בעיקר במבנים בעלי יותר מתלת מימד (כגון דיסקים אופטיים רב-שכבתיים, כרטיסים, גבישים או קוביות). כתיבה וקריאה של מידע מושגות בדרך כלל על ידי מיקוד קרן לייזר אחת או יותר למדיום תלת מימדי. בשל האופי הנפחי של מדיית האחסון, הלייזר נדרש לעבור דרך נקודות נוספות לפני כתיבה או קריאת האמונים הנדרשים. המשמעות היא שפונקציות הכתיבה והקריאה צריכות להיות לרוב לא ליניאריות כך שרק נקודה מקומית אחת מעובדת בזמן נתון.
כיום, הוכחה טכנולוגיית אחסון נתונים אופטי 5D - דיסקים אופטיים המשתמשים בטכנולוגיה זו יכולים לאחסן עד 360Tb של נתונים וניתנים לשימור במשך מיליארדי שנים. בשנת 1996, מדענים הציעו והדגימו לראשונה את השימוש בלייזרי פמט-שנייה כדי להקליט ולאחסן נתונים. טכנולוגיה זו הודגמה לראשונה בשנת 2010 על ידי המעבדה של קאזויוקי היראו באוניברסיטת קיוטו ופותחה על ידי קבוצת המחקר של פיטר קזנסקי במרכז המחקר האופטואלקטרוניקה של אוניברסיטת סאות'המפטון. בנוסף, היטאצ'י ומיקרוסופט למדו גם טכנולוגיית אחסון אופטי מבוסס זכוכית, הפרויקט של האחרונה נקרא "פרויקט סיליקה". בעולם, השחקנים הגדולים בשוק האחסון האופטי כוללים את סוני, ווסטרן דיגיטל, סמסונג אלקטרוניקה, יבמ, טושיבה ופוג'יטסו.
אחסון נתונים אופטי 5D מבוסס בעיקר על זכוכית ננו-מבנה ניסיוני המאחסנת מידע לא רק על ידי קידוד נתונים בחלל תלת מימדי אלא גם באמצעות שני פרמטרים הקשורים לשבירה דו-פעמית, אשר נקבעים על ידי התמקדות בזכוכית. קיטוב ובקרת עוצמה של לייזר femtosecond במדיום. הגודל, הכיוון והמיקום התלת מימדי של הננו-מבנה מהווים את חמשת הממדים שהוזכרו לעיל.
עם זאת, על מנת לשפר את סיכויי היישום המסחריים של טכנולוגיה זו, יש לשפר גם את מהירות קריאת הנתונים. בנוסף, היישום שלה עשוי להיות מוגבל בגלל מערכת הלייזר בעוצמה גבוהה הנדרשת והיעדר יכולת כתיבה מחדש של נתונים.
אחסון נתונים אופטי זמין גם לטכנולוגיית קידוד רב-שכבתית, שיכולה להגדיל משמעותית את קיבולת האחסון על ידי כתיבת ביטים מרובים לנקודה תוך שימוש ברמות חוזק אות נפרדות שונות. אחסון נתונים רב-שכבתי יכול גם לקרוא מספר ביטים בו-זמנית, ובכך להגדיל את קצב קריאת הנתונים, וזה חשוב מאוד עבור מערכי נתונים גדולים.
בטכנולוגיה מתפתחת מאוניברסיטת דרום אוסטרליה ואוניברסיטת ניו סאות' ויילס, חוקרים יכולים לנצל את התכונות הייחודיות של זרחנים אנאורגניים כדי לאחסן נתונים. לגישה זו יש פוטנציאל לכתיבה מחדש ולהשתמש בלייזרים בעלי הספק נמוך. בנוסף, הטכנולוגיה אינה דורשת טמפרטורות קריוגניות ובמקום זאת יכולה לשרוף חורים ספקטרליים בטמפרטורת החדר, מה שהופך אותה למעשית יותר.
