Onlangs,Microsoft-onderzoekkondigde een zeer interessant "silica-project" aan. Het project richt zich op het ontwikkelen van een milieuvriendelijke manier om grote hoeveelheden gegevens op te slaan in glasplaten met behulp van ultrasnelle lasers - waardoor het mogelijk wordt om "kopieën" van muziek, films en meer in glas op te slaan.
Wat nog verbazingwekkender is, is dat zodra de gegevens met succes zijn geschreven, de gegevens in het siliciumglas duizenden tot tienduizenden jaren onveranderd blijven en bestand zijn tegen elektromagnetische pulsen en extreme temperaturen.
Om het simpel te zeggen: Microsoft heeft 3-inch lange vierkante "harde schijven" gemaakt van kwartsglas, die elk 100 GB aan gegevens en ongeveer 20000 nummers kunnen opslaan.
Het project is een samenwerking tussen Microsoft en de op duurzaamheid gerichte durfkapitaalgroep Elire, waarbij de twee partijen hopen een duurzamere vorm van gegevensverzameling te vinden die gegevens in glas ‘onbreekbaar’ maakt.
Het glasopslagproces omvat het schrijven met behulp van ultrasnelle femtoseconde-lasers, het lezen door een computergestuurde microscoop, het decoderen en transcriberen, en uiteindelijk opslaan in een 'bibliotheek'. Deze ‘bibliotheek’ draait met name passief en gebruikt geen elektriciteit, wat het potentieel heeft om de CO2-uitstoot die gepaard gaat met langdurige gegevensopslag aanzienlijk te verminderen.
Project Silica creëert een duurzamere vorm van gegevensverzameling die verder gaat dan magnetische opslag met een beperkte levensduur, die te lijden heeft onder frequente duplicatie, een toenemend energieverbruik en stijgende bedrijfskosten.
Ant Rowstron, een projectingenieur op het gebied van siliciumdioxide, zei: "De levensduur van magnetische technologie is beperkt. Een harde schijf kan ongeveer 5-10 jaar worden gebruikt. Zodra de levenscyclus voorbij is, moet je deze opnieuw kopiëren en Bewaar het maar voor een nieuwe generatie media. "Eerlijk gezegd is het omslachtig en onhoudbaar als je kijkt naar alle energie en hulpbronnen die we gebruiken."
De toekomst van de mondiale muziek behouden door glas
De op duurzaamheid gerichte durfkapitaalgroep Elire is nu het nieuwste bedrijf geworden dat samenwerkt met het Microsoft Research Project Silica-team en zich aansluit bij bedrijven als CMR Surgical, dat glasgegevensopslag gebruikt om de toekomst van robotchirurgie te transformeren.
Elire zal de technologie gebruiken in de Global Music Vault in Svalbard, Noorwegen, waar een klein stukje glas verschillende terabytes aan gegevens kan bevatten, genoeg om ongeveer 1,75 miljoen nummers of 13 jaar muziek op te slaan. Dit is een belangrijke stap richting duurzame dataopslag.
Microsoft wees erop dat hoewel glasopslag nog niet klaar is voor grootschalige promotie, het wordt beschouwd als een veelbelovende duurzame commercialiseringsoplossing vanwege de duurzaamheid en kosteneffectiviteit ervan, en dat de lopende onderhoudskosten "minimaal" zullen zijn. Bewaar deze glazen databakken eenvoudig in een bibliotheek die geen elektriciteit nodig heeft. Indien nodig klimt de robot op het schap om het op te halen voor volgende importbewerkingen.
Wat is het potentieel van optische gegevensopslag?
Afhankelijk van de opslagmethode kan de opslagmethode elektromagnetische media, optische media of andere media zijn. Traditionele optische opslagsystemen gebruiken schijven zoals Blu-rays die een laag reflecterend materiaal bevatten. Optische schijven gebruiken lasers om niet-reflecterende putjes in aangrenzende coatings te creëren, die worden gedetecteerd door de laser die de putjes leest. Zodra het patroon van putjes en onverbrande reflecterende gebieden is gedetecteerd, kunnen de opgeslagen gegevens worden gecodeerd.
In de context van de exponentiële groei van gegevens op internet, sociale media en cloud computing-toepassingen is de vraag naar optische gegevensopslag met ultrahoge dichtheid echter enorm gestegen. Gegevensopslag moet dringend de knelpunten van traditionele magnetische harde schijven overwinnen. of tapes en solid-state drives (SSD) opslag. en nieuwe oplossingen voor gegevensopslag op lange termijn.
Er wordt algemeen aangenomen dat optische technologie de sleutel is tot het verbeteren van de opslagcapaciteit van enorme hoeveelheden gegevens. Het bovengenoemde concept van het gebruik van glas voor gegevensopslag gaat terug tot de 19e eeuw. Na zorgvuldige verbeteringen en technologische upgrades werden veel obstakels één voor één overwonnen.
Bovendien is een van de prominentere voordelen van optische gegevensopslag, vergeleken met de huidige optische schijftechnologie, dat hiermee multidimensionale gegevensopslag kan worden bereikt.
Zoals de naam al doet vermoeden, registreert en leest multidimensionale gegevensopslag voornamelijk informatie in structuren met meer dan drie dimensies (zoals meerlaagse optische schijven, kaarten, kristallen of kubussen). Het schrijven en lezen van informatie wordt meestal bereikt door een of meer laserstralen in een driedimensionaal medium te focusseren. Vanwege de volumetrische aard van het opslagmedium moet de laser door extra punten gaan voordat de vereiste referenties worden geschreven of gelezen. Dit betekent dat zowel schrijf- als leesfuncties vaak niet-lineair moeten zijn, zodat er op een bepaald moment slechts één lokaal punt wordt verwerkt.
Tegenwoordig heeft de 5D-technologie voor optische gegevensopslag zich bewezen: optische schijven die deze technologie gebruiken, kunnen tot 360 TB aan gegevens opslaan en miljarden jaren bewaard blijven. In 1996 stelden en demonstreerden wetenschappers voor het eerst het gebruik van femtosecondelasers voor om gegevens vast te leggen en op te slaan. Deze technologie werd voor het eerst gedemonstreerd in 2010 door het laboratorium van Kazuyuki Hirao aan de Universiteit van Kyoto en verder ontwikkeld door de onderzoeksgroep van Peter Kazansky aan het Optoelectronics Research Center van de Universiteit van Southampton. Daarnaast hebben Hitachi en Microsoft ook op glas gebaseerde optische opslagtechnologie bestudeerd; het project van laatstgenoemde heet "Project Silica." Wereldwijd zijn de belangrijkste spelers op de markt voor optische opslag Sony, Western Digital, Samsung Electronics, IBM, Toshiba en Fujitsu.
5D optische gegevensopslag is voornamelijk gebaseerd op experimenteel nanogestructureerd glas dat informatie niet alleen opslaat door gegevens in de driedimensionale ruimte te coderen, maar ook door middel van twee parameters die verband houden met dubbele breking, die worden bepaald door te focussen op het glas. Polarisatie en intensiteitscontrole van femtosecondelaser in medium. De grootte, oriëntatie en driedimensionale positie van de nanostructuur vormen de vijf hierboven genoemde dimensies.
Om de commerciële toepassingsmogelijkheden van deze technologie te verbeteren, moet echter ook de leessnelheid van de gegevens worden verbeterd. Bovendien kan de toepassing ervan beperkt zijn vanwege het vereiste lasersysteem met hoog vermogen en het gebrek aan herschrijfbaarheid van gegevens.
Optische gegevensopslag is ook vatbaar voor coderingstechnologie op meerdere niveaus, die de opslagcapaciteit aanzienlijk kan vergroten door meerdere bits per punt te schrijven met behulp van verschillende discrete signaalsterkteniveaus. Gegevensopslag op meerdere niveaus kan ook meerdere bits tegelijk uitlezen, waardoor de uitleessnelheid van gegevens wordt verhoogd, wat erg belangrijk is voor grote gegevenssets.
In een opkomende technologie van de University of South Australia en de University of New South Wales kunnen onderzoekers de unieke eigenschappen van anorganische fosforen benutten om gegevens op te slaan. Deze aanpak heeft het potentieel om herschrijfbaar te zijn en lasers met laag vermogen te gebruiken. Bovendien vereist de technologie geen cryogene temperaturen en kan in plaats daarvan spectrale gaten bij kamertemperatuur verbranden, wat het praktischer maakt.
