حديثاً،أبحاث مايكروسوفتأعلنت عن "مشروع السيليكا" المثير للاهتمام. يركز المشروع على تطوير طريقة صديقة للبيئة لتخزين كميات كبيرة من البيانات في ألواح زجاجية باستخدام أشعة ليزر فائقة السرعة - مما يجعل من الممكن تخزين "نسخ" من الموسيقى والأفلام والمزيد في الزجاج.
والأكثر إثارة للدهشة هو أنه بمجرد كتابة البيانات بنجاح، ستبقى البيانات الموجودة داخل زجاج السيليكون دون تغيير لآلاف إلى عشرات الآلاف من السنين ويمكنها تحمل النبضات الكهرومغناطيسية ودرجات الحرارة القصوى.
لتبسيط الأمر، قامت Microsoft بتصنيع 3-"محركات أقراص ثابتة" مربعة بطول بوصة من زجاج الكوارتز، ويمكن لكل منها تخزين 100 جيجابايت من البيانات وحوالي 20,000 أغنية.
المشروع عبارة عن شراكة بين مايكروسوفت ومجموعة رأس المال الاستثماري إلير التي تركز على الاستدامة، حيث يأمل الطرفان في إيجاد شكل أكثر استدامة لالتقاط البيانات من شأنه أن يجعل البيانات الموجودة في الزجاج "غير قابلة للكسر".
تتضمن عملية تخزين الزجاج الكتابة باستخدام ليزر الفيمتو ثانية فائق السرعة، والقراءة من خلال مجهر يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر، وفك التشفير والنسخ، وأخيرًا تخزينه في "مكتبة". والجدير بالذكر أن هذه "المكتبة" تعمل بشكل سلبي ولا تستخدم الكهرباء، مما لديها القدرة على تقليل انبعاثات الكربون المرتبطة بتخزين البيانات على المدى الطويل بشكل كبير.
يخلق مشروع سيليكا شكلاً أكثر استدامة لالتقاط البيانات يتجاوز التخزين المغناطيسي محدود العمر، والذي يعاني من الازدواجية المتكررة، وزيادة استهلاك الطاقة، وتكاليف التشغيل.
قال أنت روسترون، مهندس مشروع ثاني أكسيد السيليكون: "إن عمر خدمة التكنولوجيا المغناطيسية محدود. يمكن استخدام القرص الصلب لمدة 5-10 سنة تقريبًا. وبمجرد انتهاء دورة الحياة، عليك نسخه مرة أخرى و احفظها لجيل جديد من وسائل الإعلام: "بصراحة، إنه أمر مرهق وغير مستدام عندما تأخذ في الاعتبار كل الطاقة والموارد التي نستخدمها."
الحفاظ على مستقبل الموسيقى العالمية من خلال الزجاج
أصبحت مجموعة رأس المال الاستثماري التي تركز على الاستدامة Elire الآن أحدث شركة تدخل في شراكة مع فريق Microsoft Research Project Silica، لتنضم إلى أمثال CMR Surgical التي تستخدم تخزين البيانات الزجاجية لتحويل مستقبل الجراحة الروبوتية.
ستستخدم إلير هذه التكنولوجيا في Global Music Vault في سفالبارد بالنرويج، حيث يمكن لقطعة صغيرة من الزجاج أن تحتوي على عدة تيرابايت من البيانات، وهو ما يكفي لتخزين ما يقرب من 1.75 مليون أغنية أو 13 عامًا من الموسيقى. وهذه خطوة مهمة نحو تخزين البيانات بشكل مستدام.
وأشارت مايكروسوفت إلى أنه على الرغم من أن تخزين الزجاج ليس جاهزًا بعد للترويج على نطاق واسع، إلا أنه يعتبر حلاً تجاريًا مستدامًا واعدًا بسبب متانته وفعاليته من حيث التكلفة، وستكون تكاليف الصيانة المستمرة "في الحد الأدنى". ما عليك سوى تخزين صناديق البيانات الزجاجية هذه في مكتبة لا تحتاج إلى كهرباء. عند الحاجة، يصعد الروبوت على الرف لاستعادته لعمليات الاستيراد اللاحقة.
ما هي إمكانات تخزين البيانات البصرية؟
اعتمادًا على طريقة التخزين، يمكن أن تكون طريقة التخزين عبارة عن وسائط كهرومغناطيسية أو وسائط بصرية أو وسائط أخرى. تستخدم أنظمة التخزين الضوئية التقليدية أقراصًا مثل أقراص Blu-ray التي تحتوي على طبقة من المواد العاكسة. تستخدم محركات الأقراص الضوئية أشعة الليزر لإنشاء حفر غير عاكسة في الطلاءات المجاورة، والتي يتم اكتشافها بواسطة الليزر الذي يقرأ الحفر. بمجرد اكتشاف نمط الحفر والمناطق العاكسة غير المحترقة، يمكن تشفير البيانات المخزنة.
ومع ذلك، في سياق النمو الهائل للبيانات في الإنترنت ووسائل التواصل الاجتماعي وتطبيقات الحوسبة السحابية، ارتفع الطلب على تخزين البيانات الضوئية فائقة الكثافة بشكل كبير - يحتاج تخزين البيانات بشكل عاجل إلى التغلب على اختناقات محركات الأقراص الصلبة المغناطيسية التقليدية أو تخزين الأشرطة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة (SSD). وحلول جديدة لتخزين البيانات على المدى الطويل.
من المعتقد على نطاق واسع أن التكنولوجيا البصرية هي المفتاح لتحسين سعة تخزين البيانات الضخمة. يمكن إرجاع المفهوم المذكور أعلاه لاستخدام الزجاج لتخزين البيانات إلى القرن التاسع عشر. وبعد إجراء تحسينات دقيقة وترقيات تكنولوجية، تم التغلب على العديد من العقبات واحدة تلو الأخرى.
بالإضافة إلى ذلك، بالمقارنة مع تقنية الأقراص الضوئية الحالية، فإن إحدى المزايا الأكثر بروزًا لتخزين البيانات الضوئية هي أنها يمكن أن تحقق تخزين بيانات متعدد الأبعاد.
كما يوحي الاسم، يقوم تخزين البيانات متعدد الأبعاد بشكل أساسي بتسجيل وقراءة المعلومات في هياكل ذات أكثر من ثلاثة أبعاد (مثل الأقراص الضوئية متعددة الطبقات أو البطاقات أو البلورات أو المكعبات). تتم كتابة المعلومات وقراءتها عادةً من خلال تركيز شعاع ليزر واحد أو أكثر في وسط ثلاثي الأبعاد. ونظرًا للطبيعة الحجمية لوسط التخزين، يتعين على الليزر المرور عبر نقاط إضافية قبل كتابة أو قراءة الاعتمادات المطلوبة. وهذا يعني أن كلاً من وظائف الكتابة والقراءة غالبًا ما تحتاج إلى أن تكون غير خطية بحيث تتم معالجة نقطة محلية واحدة فقط في وقت معين.
اليوم، تم إثبات تقنية تخزين البيانات الضوئية 5D - يمكن للأقراص الضوئية التي تستخدم هذه التقنية تخزين ما يصل إلى 360 تيرابايت من البيانات ويمكن الحفاظ عليها لمليارات السنين. في عام 1996، اقترح العلماء لأول مرة وأثبتوا استخدام ليزر الفيمتو ثانية لتسجيل البيانات وتخزينها. تم عرض هذه التقنية لأول مرة في عام 2010 من قبل مختبر كازويوكي هيراو في جامعة كيوتو وتم تطويرها من قبل مجموعة أبحاث بيتر كازانسكي في مركز أبحاث الإلكترونيات الضوئية بجامعة ساوثهامبتون. بالإضافة إلى ذلك، قامت هيتاشي ومايكروسوفت أيضًا بدراسة تكنولوجيا التخزين الضوئية القائمة على الزجاج، ويسمى مشروع الأخيرة "مشروع السيليكا". على الصعيد العالمي، يشمل اللاعبون الرئيسيون في سوق وحدات التخزين الضوئية Sony وWestern Digital وSamsung Electronics وIBM وToshiba وFujitsu.
يعتمد تخزين البيانات البصرية 5D في المقام الأول على زجاج تجريبي ذو بنية نانوية يقوم بتخزين المعلومات ليس فقط عن طريق تشفير البيانات في مساحة ثلاثية الأبعاد ولكن أيضًا من خلال معلمتين مرتبطتين بالانكسار المزدوج، والتي يتم تحديدها من خلال التركيز على الزجاج. الاستقطاب والتحكم في شدة ليزر الفيمتو ثانية في الوسط. يشكل الحجم والاتجاه والموضع ثلاثي الأبعاد للبنية النانوية الأبعاد الخمسة المذكورة أعلاه.
ومع ذلك، من أجل تحسين آفاق التطبيق التجاري لهذه التكنولوجيا، يجب أيضًا تحسين سرعة قراءة البيانات. بالإضافة إلى ذلك، قد يكون تطبيقه محدودًا بسبب نظام الليزر عالي الطاقة المطلوب ونقص إمكانية إعادة كتابة البيانات.
يعد تخزين البيانات الضوئية أيضًا قابلاً لتقنية التشفير متعدد المستويات، والتي يمكن أن تزيد بشكل كبير من سعة التخزين عن طريق كتابة عدة بتات لكل نقطة باستخدام مستويات مختلفة لقوة الإشارة المنفصلة. يمكن أيضًا لتخزين البيانات متعدد المستويات قراءة عدة بتات في وقت واحد، وبالتالي زيادة معدل قراءة البيانات، وهو أمر مهم جدًا لمجموعات البيانات الكبيرة.
في تقنية ناشئة من جامعة جنوب أستراليا وجامعة نيو ساوث ويلز، يمكن للباحثين استغلال الخصائص الفريدة للفوسفور غير العضوي لتخزين البيانات. هذا النهج لديه القدرة على إعادة الكتابة واستخدام أشعة الليزر منخفضة الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، لا تتطلب هذه التقنية درجات حرارة مبردة، ويمكنها بدلاً من ذلك حرق الثقوب الطيفية في درجة حرارة الغرفة، مما يجعلها أكثر عملية.
