ثبت رکورد جهانی گینس با ذخیره‌سازی اطلاعات در ابعادی کوچک‌تر از یک باکتری!

‏تصور کنید کل اطلاعات یک هارد اکسترنال چند ترابایتی را بتوان در لایه‌ای به باریکی یک کاغذ A4 ذخیره کرد که هزاران سال بدون نیاز به برق و خنک‌کننده دوام بیاورد. این دیگر یک ایده علمی-تخیلی نیست؛ دانشمندان اتریشی در دانشگاه فنی وین (TU Wien) با همکاری شرکت Cerabyte موفق شدند کوچک‌ترین کد QR جهان را با پیکسل‌هایی به ابعاد تنها ۴۹ نانومتر خلق کنند.

بشر از روزی که روی دیواره غارها نقاشی می‌کرد تا امروز که داده‌ها را در دیتاسنترهای عظیم انباشته می‌کند، همواره به دنبال دو هدف اصلی بوده است: «تراکم بیشتر» و «ماندگاری طولانی‌تر». در مسیر رسیدن به کوچک‌ترین ابعاد ذخیره‌سازی، ما از هارد دیسک‌های مکانیکی غول‌پیکر به تراشه‌های نیمه‌هادی رسیدیم که در آن‌ها ترانزیستورها به ابعاد چند نانومتری رسیده‌اند. اما مشکل اینجا بود که این حافظه‌ها با وجود سرعت بالا، «فانی» هستند و عمر مفید آن‌ها به ندرت از یک دهه فراتر می‌رود.

بنابر گزارش Tom’s Hardware، طرح مشترک TU Wien و Cerabyte با استفاده از کدهای QR در ابعاد ۴۹ نانومتر، در واقع یک «مسیر میانی هوشمندانه» را انتخاب کرده است. آن‌ها به جای درگیر شدن با ناپایداری‌های کوانتومی اتم‌های منفرد، به سراغ حکاکی نانومتری روی سرامیک رفته‌اند. این روش نه تنها رکورد تراکم داده در ابعاد کمتر از باکتری را شکسته، بلکه برخلاف متدهای بیولوژیکی یا اتمی، پایداریِ فیزیکی کتیبه‌های سنگی باستان را به دنیای دیجیتال آورده است؛ راهکاری که شاید بالاخره رویای «ذخیره‌سازی ابدی» را به واقعیت تبدیل کند.

این شاهکار مهندسی که به تازگی در کتاب رکوردهای جهانی گینس ثبت شده، دنیای ذخیره‌سازی داده را وارد فاز جدیدی کرده است: عصر ذخیره‌سازی سرامیکی.

فراتر از توان چشم؛ وقتی میکروسکوپ نوری هم کم می‌آورد

کد QR جدیدی که رکورد جهانی را جابه‌جا کرده، تنها ۱.۹۸ میکرومتر مربع مساحت دارد. برای درک بهتر این عدد، باید بدانید که این کد حتی از یک «باکتری» هم کوچک‌تر است!

ابعاد این کد به قدری ناچیز است که نه تنها با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شود، بلکه حتی قوی‌ترین میکروسکوپ‌های نوری هم قادر به تفکیک پیکسل‌های آن نیستند. برای خواندن داده‌های ذخیره شده در این ابعاد، دانشمندان ناچارند از «میکروسکوپ‌های الکترونی» استفاده کنند.

پروفسور پل مایرهوفر، از مؤسسه علوم و فناوری مواد در TU Wien، معتقد است که آن‌ها به «نقطه طلایی» در تعادل میان ابعاد میکروسکوپی و پایداری داده رسیده‌اند. با وجود ابعاد نانومتری این پیکسل‌ها، کدها کاملاً پایدار هستند و می‌توان آن‌ها را بارها بدون خطا بازخوانی کرد.

این دستاورد یعنی رسیدن به تراکم دیتای باورنکردنی؛ به طوری که با این فناوری می‌توان روی یک صفحه سرامیکی در ابعاد کاغذ A4، بیش از ۲ ترابایت اطلاعات را با ماندگاری ابدی ذخیره کرد.

کتیبه‌های مدرن؛ سرامیک‌هایی که نمی‌میرند!

تیم تحقیقاتی مذکور تأکید دارد که این فناوری مزیت‌های بزرگی نسبت به هارد درایوها و حافظه‌های فلش امروزی دارد. برخلاف سیستم‌های فعلی که به انرژی مداوم و سیستم‌های خنک‌کننده گران‌قیمت در دیتاسنترها نیاز دارند، داده‌های حک شده روی لایه‌های نازک سرامیکی کاملاً منفعل (Passive) هستند. این یعنی پس از نوشته شدن اطلاعات، نگهداری از آن‌ها صفر ریال هزینه انرژی خواهد داشت.

محققان این فناوری را به «کتیبه‌های سنگی تمدن‌های باستان» تشبیه می‌کنند؛ اما با این تفاوت که این بار به جای حکاکی روی کوه، پیکسل‌های نانومتری روی سرامیک‌های پیشرفته حک می‌شوند.

این رسانه جدید در برابر آتش، آب، ضربه و حتی تشعشعات الکترومغناطیسی مقاوم است و می‌تواند جواهرات اطلاعاتی عصر ما را برای آیندگان، تا هزاران سال حفظ کند.

گام بعدی؛ از کد QR تا ساختارهای پیچیده نانومتری

پیش از این، تلاش‌های خیره‌کننده‌ای برای جابه‌جا کردن مرزهای ذخیره‌سازی صورت گرفته بود؛ از ذخیره‌سازی اطلاعات روی رشته‌های DNA که می‌توانند زتابایت‌ها داده (هر زتابایت برابر با 1 میلیارد ترابایت است) را در فضای بسیار کمی جای دهند، تا پروژه‌ی جاه‌طلبانه‌ی آی‌بی‌ام (IBM) که موفق شد یک بیت اطلاعات را روی تنها یک اتم ذخیره کند. اما اکثر این روش‌ها یا در محیط آزمایشگاهی با دمای نزدیک به صفر مطلق کار می‌کردند و یا فرآیند بازخوانی (Read) آن‌ها فوق‌العاده کند و گران‌قیمت بود.

جالب است بدانید که ثبت رکورد جهانی ذخیره اطلاعات با کدهای فوق‌ریز QR، تنها شروع ماجراست. غول‌های صنعت ذخیره‌سازی مانند وسترن دیجیتال نیز متوجه پتانسیل بالای این تکنولوژی شده و سرمایه‌گذاری‌های سنگینی روی Cerabyte انجام داده‌اند. تیم مشترک دانشگاه وین و سرابایت در حال حاضر روی افزایش سرعت نوشتن داده و صنعتی‌سازی فرآیند ساخت این صفحات کار می‌کنند.

نکته بسیار مهم و قابل توجه دیگر این است که، هدف نهایی این تیم فراتر از کدهای QR ساده است. آن‌ها در حال توسعه ساختارهای داده‌ای پیچیده‌تری هستند که می‌تواند ظرفیت ذخیره‌سازی را باز هم به شکل تصاعدی افزایش دهد. به نظر می‌رسد آینده دیتاسنترهای جهان نه در چیپ‌های نیمه‌هادی آسیب‌پذیر، بلکه در دل لایه‌های سخت و ماندگار سرامیک نهفته باشد.