Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Proszę, dodaj wyjątek www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Pamięć wysokiej gęstości oparta o szkło kwarcowe

ghost666 24 Paź 2014 11:54 2445 1
  • Pamięć wysokiej gęstości oparta o szkło kwarcoweFirma Hitachi ogłosiła niedawno iż, wraz z profesorem Miurą Kiyotaka z Szkoły Inżynierii z Uniwersytetu w Kioto, z powodzeniem udało się zrealizować zapis o odczyt danych w 100 warstwach w szkle kwarcowym. Gęstość zapisu tego nośnika porównywalna jest z dyskiem typu Blu-ray. Zapis w takiej ilości warstw stał się możliwy dzięki zastosowaniu nowej metody redukcji szumów, pozwalającej na separację istotnych danych od szumu pochodzącego z interferencji z danymi w innych warstwach szklanego nośnika. Jest to szczególnie istotne przy próbie odczytu danych z głębszych warstw nośnika.

    Szkło kwarcowe znane jest z jego doskonałych parametrów, takich jak odporność na ciepło i na wilgoć. Naukowcy zaprezentowali iż można nośnik z zapisanymi danymi podgrzać szybko do temperatury 1000°C na czas 2 godzin i dane nie ulegną uszkodzeniu. Szacuje się, na tej podstawie, iż dane zarchiwizowane w szkle kwarcowym mogą przetrwać tam ponad 300 milionów lat. Wykorzystanie szkła kwarcowego do przechowywania danych pozwala stworzyć nową technologię niemalże wiecznego przechowywania danych, co jest niezwykle istotne dla danych takich jak ważne, historyczne dokumenty, ale także dokumentów państwowych czy też danych osobowych, co umożliwi dostęp do nich następnym pokoleniom.

    Szybkie przejście od archiwów papierowych do cyfrowych wygenerowało potrzebę stworzenia technologii przechowywania danych przez długi czas. Jest to szczególne istotne, jeśli chodzi o dziedzictwo kulturowe oraz dokumenty państwowe. Techniki zapisu zapewniające długotrwałe przechowywanie danych i jednocześnie dają do nich dostęp przez kolejne pokolenia, są konieczne. Trzeba także zadbać o to, aby techniki te zapewniały nośniki odporne na degradację na skutek nadmiernej temperatury czy wilgotności. Aby sprostać tym wymaganiom naukowcy próbują opracować rozmaite sposoby długotrwałego przechowywania danych, wykorzystując różnorakie techniki, poczynając od tych opartych o materiały półprzewodnikowe, a kończąc na sposobach opierających się o wykorzystanie struktur biologicznych, takich jak DNA.

    W 2009 roku firma Hitachi skupiła się na rozwoju technologii zapisu danych na szkle krzemowym, z uwagi na jego doskonałe własności termiczne i chemiczne szkło tego typu jest idealnym nośnikiem dla danych, który miałby przetrwać pokolenia. Po przetestowaniu tego materiału, jako nośnika danych, wykorzystując tomografię komputerową do odczytu danych i femtosekundowe impulsy laserowe do ich zapisu, szkło krzemowe stało się realną alternatywą, jeśli chodzi o przechowywanie danych. Wykorzystując opisaną technologię możliwy jest zapis wielowarstwowy na nośniku z szkła krzemowego, zmieniając ogniskową układu zapisującego. W 2012 roku, na uniwersytecie w Kioto, opracowano metodę odczytu danych zapisanych w czterech warstwach, wykorzystując do tego mikroskop optyczny. Czterowarstwowy zapis dawał gęstość zapisu danych porównywalną z płytą CD. Dalej, w 2013 roku, udało się ustanowić nowy rekord - 26 warstw, co dało zapis z gęstością porównywalną z płytą DVD. Dalsze zwiększanie gęstości zapisu pozwoliło osiągnąć stuwarstwową płytę charakteryzującą się gęstością zapisu porównywalną z płytą Blu-ray, jednakże tak wysoka gęstość zapisu zaczęła powodować błędy podczas zapisu, przyspieszać degradację nośnika, a także wprowadzać interferencje pomiędzy poszczególnymi warstwami, podczas odczytu z nośnika.





    Aby odpowiedzieć na te problemy, naukowcy z Hitachi i uniwersytetu w Kioto, spróbowali zidentyfikować czynniki utrudniające zapis i odczyt z 100 warstwowego nośnika wykonanego z szkła krzemowego. Zapis oraz odczyt z tego nośnika zrealizowany był z użyciem dwóch technik:

    (1) Wysokiej jakości zapis i odczyt danych poprzez zastosowanie soczewek skorygowanych na abberacje sferyczne

    Gdy światło zostaje skupione na warstwie zapisu głęboko w szkle, zjawisko zwane abberacją sferyczną powoduje pogorszenie jego skupienia i efektywnie zwiększa plamkę lasera na próbce. Aby sformować kropkę w szkle, będącą jednostką zapisu danych, intensywność światła laserowego musi być w takim wypadku zwiększona, co powoduje iż punkty do których skupione jest światło laserowe są zniekształcone w sposób zależny od głębokości zapisu, a także może powodować iż powstawać będą zbędne zapisy w innych warstwach, bliżej powierzchni substratu, co przyczynia się do powstania szumu w odczytywanych danych. Zastosowanie soczewki skorygowanej na zjawisko abberacji sferycznej pozwala na kontrolę degradacji kształtu punktu ogniska, bez potrzeby zwiększania mocy lasera, co pozwala na lepszy zapis w głębszych warstwach nośnika. Co więcej, zastosowanie podobnej techniki w systemie odczytu danych pozwala na obrazowanie zapisu z lepszą jakością i potwierdzenie iż otrzymany zapis danych jest wysokiej jakości.

    (2) Redukcja błędów odczytu poprzez zastosowanie specjalizowanych algorytmów usuwających szum

    Obrazy zebrane z wykorzystaniem mikroskopu optycznego są następnie konwertowane do sygnału cyfrowego w następujący sposób: miejsca gdzie odnaleziono zapisaną kropkę w nośniku zapisywane są jako logiczne '1', natomiast miejsca bez tej kropki jako logiczne '0'. Zauważono, iż wraz z zwiększaniem głębokości odczytu przesłuch z innych warstw zaczyna być większy, powodując wprowadzanie szumu do sygnału. Aby zmniejszyć poziom szumu w obrazach wykorzystuje się specjalne algorytmy, pozwalające na odróżnianie realnych kropek od szumu, na podstawie ich wielkości. Dzięki zastosowaniu tej techniki, możliwe było usunięcie z obrazów elementów które były mniejsze niż zapisane kropki, co przełożyło się na zmniejszenie błędów odczytu do poziomu 10^-3, co jest wartością standardową w praktycznych aplikacjach.

    W opisywanym eksperymencie wykorzystano nośnik z przerwą 60 mikronów pomiędzy warstwami. 50 warstw zostało zapisanych po każdej stronie dysku z szkła, co dało łącznie 100 warstw danych. Rezultaty wykazały iż gęstość zapisu wynosi 1,5 GB/cal² i jest porównywalna z gęstością zapisu na dysku Blu-ray. Potencjalne istnieje możliwość zwiększenia tej gęstości zapisu poprzez wykorzystanie większej ilości warstw. Firma Hitachi kontynuuje swoje badania i próby zwiększenia liczby warstw zapisu w praktycznych aplikacjach.

    Rezultaty badań zostaną zaprezentowane na Międzynarodowym Sympozjum Pamięci Optycznych, które odbywa się od 20 października 2014 roku w Tajwanie.

    Co więcej, aby wykorzystać perspektywę zapisu danych o czasie życia 300 milionów lat, planuje się wysłać w kosmos nośniki wykonane z szkła kwarcowego podczas nadchodzącej misji kosmiczne. Nośniki zawierające obrazy i wiadomość, które przetrwać mają 300 milionów lat, będą towarzyszyły miniaturowemu ładunkowi pod nazwą "Shin-en 2", który wystrzelony zostanie w rakiecie Hayabusa 2, opracowanej przez Instytut Technologiczny w Kyushu i Uniwersytet w Kagoshimie.

    Źródło:

    http://phys.org/news/2014-10-successful-readwrite-digital-fused-silica.html

  • #2 24 Paź 2014 21:44
    bambus94
    Poziom 21  

    Czyli kryształy z SG już wkrótce. Ciekawe jak z trwałością mechaniczna takiego nośnika. Co jak upadnie z np 1m?

  Szukaj w 5mln produktów