به تازگی محققان مایکروسافت توانستند راهی پیدا کنند تا اطلاعات را نه روی دیسک و نوار مغناطیسی، بلکه داخل شیشه معمولی ذخیره کنند. این روش میتواند آرشیو دانش بشر را برای هزاران سال دست نخورده نگه دارد.
در حالی که حافظههای امروزی مثل هارددیسک و نوار مغناطیسی عمر محدودی دارند، پژوهشگران اکنون به سراغ مادهای رفتهاند که قرنها بدون تغییر باقی میماند: شیشه. نتیجه این تلاشها، فناوری است که میتواند تعریف ذخیرهسازی بلندمدت داده را بهکلی تغییر دهد.
پروژه Silica؛ شیشه بهعنوان حافظه دیجیتال
به گزارش وبسایت ZMEScience، دانشمندان Microsoft Research در آمریکا سیستمی به نام Silica را معرفی کردهاند که میتواند اطلاعات را درون قطعات معمولی شیشه بنویسد و بخواند. طبق این فناوری، یک مربع نازک به اندازه کف دست میتواند دادهای معادل حدود دو میلیون کتاب را در خود جای دهد و برای بیش از ۱۰ هزار سال قابل خواندن باشد.
قدرت پالسهای نوری فوقکوتاه
سیستم Silica از پالسهای بسیار کوتاه لیزر برای نوشتن داده در شیشه استفاده میکند. این پالسها در حد فمتوثانیه هستند؛ یعنی فقط چند کوادریلیونیم ثانیه (۱۰ به توان منفی ۱۵ ثانیه) طول میکشند.
برای درک این عدد بهتر است بگوییم که که مقایسه ۱۰ فمتوثانیه با یک دقیقه، همانند مقایسه یک دقیقه با کل عمر جهان است.
این پالسهای فوقکوتاه حتی میتوانند پالسهای کوتاهتر دیگری به نام آتوسکند تولید کنند (۱۰ به توان منفی ۱۸ ثانیه) که برای مشاهده حرکت الکترونها درون اتمها به کار میروند.
نوشتن اطلاعات در دل شیشه
در کنار این موارد، پالسهای فمتوثانیه کاربردی عملی هم دارند و میتوانند تغییرات دقیقی در عمق مواد شفاف مثل شیشه ایجاد کنند.
این لیزرها نوری با طول موج خاصی تولید میکنند که معمولاً بدون واکنش از شیشه عبور میکند، اما وقتی این پالسهای بسیار کوتاه روی نقطهای خاص متمرکز شوند، میدان الکتریکی شدیدی ایجاد میکنند که ساختار مولکولی شیشه را در همان نقطه تغییر میدهد.
در نتیجه، فقط یک حجم بسیار کوچک سهبعدی در شیشه تغییر میکند که «Voxel» نامیده میشود و میتوان آن را با دقت بالا در موقعیتهای مشخص ایجاد کرد.
دههها پژوهش برای حافظه شیشهای
جالب است بدانید ایده ذخیرهسازی سهبعدی داده در شیشه جدید نیست و در دهه ۱۹۹۰، اریک مازور و همکارانش در دانشگاه هاروارد نشان دادند که میتوان ساختارهای دائمی داده را با لیزرهای فمتوثانیه در شیشه ایجاد کرد.
24 سال بعدی، یعنی در سال ۲۰۱۴، پیتر کازانسکی و تیمش در دانشگاه ساوتهمپتون گزارش کردند که دادهها را میتوان در شیشه کوارتز ذوبشده با «عمر تقریباً نامحدود» ذخیره کرد. این کار مفهوم حافظههای فوقپایدار مبتنی بر شیشه را تقویت کرد.
تا اینکه ده سال بعد، یعنی در سال ۲۰۲۴، کازانسکی شرکتی به نام SPhotonix تأسیس کرد تا فناوری «نانوساختارسازی شیشهای 5D» را تجاریسازی کند. ایده «کریستال حافظه 5 بعدی» حتی وارد فرهنگ عامه شد و نمونهای مشابه آن در فیلم Mission Impossible: The Final Reckoning بهعنوان گاوصندوقی برای نگهداری یک هوش مصنوعی خطرناک نمایش داده شد.
یک سیستم کامل برای ذخیرهسازی
اگرچه پروژه Silica ادعای کشف علمی جدید ندارد، اما اولین نمایش کامل از یک فناوری عملی در دنیای واقعی است. این پروژه تمام مراحل یک سیستم ذخیرهسازی را پوشش میدهد؛ از رمزگذاری داده و نوشتن آن گرفته تا خواندن، رمزگشایی و تصحیح خطا.
در این تحقیق دو نوع اصلی Voxel بررسی شدهاند:
نوع اول حفرههای بسیار ریز کشیدهشکل هستند که بر اثر «ریز-انفجار» لیزری درون شیشه ایجاد میشوند. این روش چگالی ذخیرهسازی بسیار بالایی دارد و حدود ۱.۵۹ گیگابیت در هر میلیمتر مکعب را جای میدهد.
نوع دوم نیز تغییرات ظریف در ضریب شکست نور شیشه است که سریعتر و کممصرفتر است، اما چگالی داده کمتری دارد. سرعت نوشتن آن حدود ۶۵.۹ مگابیت بر ثانیه است و پژوهشگران میگویند با استفاده از چند پرتو لیزر میتوان این عدد را افزایش داد.
آزمایشهای پیرسازی تسریعشده نشان میدهد دادههای نوشتهشده، حتی در حساسترین حالتها، میتوانند بیش از ۱۰ هزار سال پایدار بمانند که در مقایسه با عمر نوار مغناطیسی یا هارددیسکهای معمولی، عددی شگفتانگیز است.
آینده ذخیرهسازی داده
در دهه ۱۹۹۰، تنها چند آزمایشگاه در جهان توانایی ساخت لیزرهای فمتوثانیه را داشتند. اما امروز، پس از سالها پیشرفت فناوری، این لیزرهای فوقسریع با قابلیت اطمینان بالا بهصورت تجاری در دسترس هستند.
ذخیرهسازی متراکم، سریع و کممصرف دادههای آرشیوی یکی از هیجانانگیزترین کاربردهای عملی این لیزرهاست. با پیشرفت بیشتر فوتونیک فوقسریع، بدون شک کاربردهای بیشتری نیز پدید خواهد آمد.
در همین رابطه بخوانید:
- ثبت رکورد جهانی گینس با ذخیرهسازی اطلاعات در ابعادی کوچکتر از یک باکتری!
- از ذخیرهسازی روی DNA تا کریستالهای ۵ بعدی؛ معرفی ۱۰ جایگزین احتمالی هارد دیسکها
در نهایت باید گفت اگر این فناوری به مرحله استفاده گسترده برسد، شیشه میتواند به مطمئنترین حافظه تاریخ بشر تبدیل شود. رسانهای که نهتنها حجم عظیمی از اطلاعات را در خود جای میدهد، بلکه آنها را برای هزاران سال بدون نیاز به برق و نگهداری پیچیده حفظ میکند.
نظر خود را اضافه کنید.
برای ارسال نظر وارد شوید
ارسال نظر بدون عضویت در سایت