Создан 5D-диск, который сможет хранить 360 терабайт информации миллиарды лет

Новая эра

Ученые добились невероятного успеха в разработке важнейшего гаджета для всего человечества. Данные в пяти измерениях можно перенести нано-методом на специальный термоустойчивый диск при помощи лазера.

Каждый файл состоит из трех слоев нано-точек. Стороны и положение каждой точки вычисляются в пяти измерениях. Точки преломляют свет, который проходит через диск, а диск читается с помощью специального микроскопа или поляризатора.

Будущее

Накопитель вмещает до 360 ТБ данных и при обычной комнатной температуре работоспособен в течение 13,8 миллиардов лет. По мнению профессора Петра Казанского, эта технология способна сохранить последние данные о нашей цивилизации в космосе для будущих поколений.

Технологию впервые продемонстрировали в 2013 году, но тогда тестовый формат позволял зарузить не более 300 КБ информации. Остается только догадываться, какие еще открытия готовят для нас талантливые ученые.

Технология 5D

Впервые разработанная в 2013 году технология хранения пятимерных (5D) данных кодирует информацию на небольшой диск из плавленого кварца. Если раньше такие носители могли хранить только несколько сотен КБ, новые – 360 ТБ. Стеклянные диски всего три дюйма в ширину намного меньше, чем DVD и Blu-ray, которые вмещают около 4,7 ГБ и до 128 ГБ соответственно.

Однако долговечность важнее, чем вместимость. Харддиски, флэшки и ленточные накопители со временем изнашиваются и особенно уязвимы к температурным перепадам. Наноструктурированные стеклянные устройства невероятно стабильны и могут выдерживать температуру до 1000°C без потери каких-либо данных.

По оценкам исследователей, способны просуществовать 13,8 млрд. лет при комнатной температуре.

Как проходит запись

Данные кодируются в кристалле с помощью фемтосекундной лазерной записи, которая создает микроскопические «нанорешетки» внутри стекла. Эти решетки изменяют способ прохождения света сквозь стекловидное тело, обеспечивая пять различных измерений для считывания информации. Чтобы понять принцип работы, стоит изучить порядок считывания с обычных устройств хранения.

По сути, компьютерные данные выражаются серией единиц и нулей. Когда дело доходит до физического хранения, устройству требуется считывать ее в 2 измерениях. Например, на компакт-диске нанесена серия гребней, которые затем читаются лазером. Когда свет попадает на один из выступов, луч отражается обратно на датчик и регистрируется как единое целое – 1. Если нет, значит 0.

Однако многослойные DVD и BD имеют третье измерение. На их поверхности есть дополнительные слои гравировки, что позволяет им вмещать гораздо больше данных.

Нанорешетки новинки позволяют хранить информацию о 2 дополнительных измерениях. Изменяя поляризацию и интенсивность света в процессе записи, можно добавлять данные по четвертому измерению (ориентация медленной оси) и пятому (сила замедления). Сочетание этих двух оптических размеров с тремя классическими пространственными координатами позволяет хранить значительно больше информации.

Поскольку нанорешетки находятся внутри стекла, кристаллы более устойчивы к повреждениям, чем при традиционном физическом хранении. Обычный DVD не только уязвим к деформации при высоких температурах, но и любое повреждение поверхности диска может сделать невозможным чтение данных, закодированных на нем. Кристаллы памяти 5D изготовлены из плавленого кварцевого стекла, которое невероятно прочно как структурно, так и химически. Они могут выдерживать огонь и прямые удары до полутонны без повреждений.

Концепция пятимерности – на диске есть несколько разных изображений в зависимости от угла, под которым на него смотреть, и от увеличения микроскопа, используемого для его просмотра. По сути, каждый носитель имеет несколько слоев изображений микро- и макроуровня.

Перспективы

Благодаря способности хранить невероятные объемы данных на очень маленьком носителе делает новинку идеальным решением для архивирования и резервного копирования данных. Типичные проблемы этой сферы, такие как температура, влажность и пыль, не имеют значения из-за долговечности 5D.

Однако возникают вопросы о том, будет ли стеклянная технология хранения данных поддерживать несколько процессов записи. Хотя это может не представлять серьезной проблемы с точки зрения архивного хранения, но ограничивает широкое ее использование. Если данные могут быть записаны в кристалл памяти только один раз, использование лишь доли из 360 ТБ приведет к потере большого количества дискового места. Следовательно, вызовет увеличение стоимости архивирования. Как и любой новый носитель, диск 5D в начале продаж будет весьма дорогостоящим. Еще неизвестно, какое оборудование потребуется для чтения и записи данных на него.

Что такое 5D-диски

Новейшую технологию разработали исследователи из Southampton University.

Разработчики из Southampton University презентовали новейшую технологию записи и хранения информации в пяти измерениях на специальных 5D-дисках.

Сообщается, что новые информационные носители выдерживают температуру до 1 000°C, и способны сохраняться миллиарды лет. Об этом говорится в официальном пресс-релизе, размещенном на сайте университета.

Сообщается, что данные на 5D-диски можно переносить с помощью лазера, используя специальный нано-метод.

Каждый файл состоит из трех слоев нано-точек, при этом стороны и положения каждой из них вычисляются в пяти измерениях.

Отмечено также, что диски могут вмещать до 360 Тб данных и, при обычной комнатной температуре, в состоянии будут храниться до 13,8 миллиардов лет.

Sony изобрела кассеты, вмещающие до 185 Tб информации 

Ученые утверждают, что эта технология поможет не только сохранить информацию о нашей цивилизации для далеких потомков, но также для космоса.

Ранее сообщалось, что японские ученые придумали способ вечного хранения данных при помощи пластинок из кварцевого стекла.

Технология 5D

Группа ученых Оптического Исследовательского Центра при Саутгемптонском университете представили миру передовую технологию записи и хранения данных. Технология, по словам исследователей, позволяет записывать информацию на носитель, используя пять измерений, хранить ее на протяжении миллиардов лет. Смысл технологии состоит в применении фемтосекундного лазера, с помощью которого информация записывается на многослойный наноструктурированный кварцевый диск.

Запись информации на диск

Данные записывают тремя слоями наноточек в пяти измерениях: три привычных для нас измерения, а также сторона и ориентация точек. Считывание информации возможно при помощи специального устройства, имеющего возможности микроскопа и поляризационного фильтра. В 2013 году с помощью этого метода удалось записать на диск текстовый файл размером в 300 Кб. На сегодняшний день ученые добились больших успехов, записав на носитель Библию, Всеобщую декларацию прав человека, исследования Ньютона в области оптики, а также Великую хартию вольностей.

Перспективы 5D дисков

Из слов ученых следует, что диск способен выдерживать температуру до 1000 °С и при нормальных условиях хранить работоспособность на протяжении 13,8 млрд лет. Предполагаемый объем носителя может составлять 360 Тб. Технология отлично решает задачу хранения огромных архивов данных и будет полезна организациям, имеющим с ними дело.

Ученые уже заметили в разработке огромный потенциал. Теперь человечество сможет сохранить информацию не только для своих потомков, но и оставить свидетельства нашей цивилизации для всего космоса.

Почему 5D диски данных имеют значение

Данные, хранящиеся на физическом носителе , не всегда будут сохраняться вечно — это очевидно, особенно если носитель, на котором хранятся эти данные, постоянно подвержен износу. Это касается всего, от CD и DVD до портативных флешек. Внутренние и внешние жесткие диски не выходят за рамки уравнения, а также твердотельные накопители.

Проще говоря, не имеет значения, насколько надежным вы считаете свой физический носитель. В конце концов, он потерпит неудачу, и вы потеряете данные, хранящиеся в нем. Но как долго вы можете ожидать, что эти вещи будут длиться?

Согласно исследованию 2013 года, проведенному BackBlaze , 5% всех отслеживаемых дисков с данными вышли из строя в течение первых 18 месяцев. Наиболее вероятный виновник? Производственные дефекты и внешние причины, такие как серьезные сбои питания. Кроме того, из оставшихся накопителей, которые были стабильны, только 74% прослужили более четырех лет активного использования.

Во всяком случае, эти цифры показывают, что физические носители подвержены сбоям, и мы даже не взглянули на компакт-диски или DVD-диски, которые могут быть легко испорчены царапинами или поверхностными дефектами. К сожалению, мы на удивление мало знаем о твердотельных накопителях и их долговременной надежности, потому что технология существует недостаточно долго.

Для сравнения, носитель данных, который усовершенствовали ученые, позволит нам хранить личные данные на 5D-дисках бесконечно долго для будущих поколений. Например, чтобы представить, семейные фотографии, хранящиеся на 5D-диске, могут храниться миллионы лет — на самом деле дольше — и проверяться живыми в то время поколениями.

Вероятно, у них будет какая-то футуристическая форма хранения данных. , но это отличный способ сохранить информацию о современной эпохе. Конечно, пройдет много времени, прежде чем эта новая технология окажется в руках потребителей.

Как работает 5D Disc Technology

Исследователи из Саутгемптона впервые представили технологию 5D еще в 2013 году , хотя тогда они еще не совсем усовершенствовали ее. Когда они впервые объявили об этом, они смогли хранить только около 300 КБ тестовых данных на диске — это бесконечно меньше, чем 360 ТБ, которые они могут уместить на более новых дисках.

Стеклянные 5D-диски имеют диаметр всего около 3 дюймов, что намного меньше, чем у дисков CD, DVD или Blu-Ray. Для сравнения: современные DVD-диски содержат только около 4,7 ГБ данных, тогда как двухслойные DVD-диски могут хранить около 8,5 ГБ. Диски другой стороны, может хранить от 25 до 128 ГБ данных.

Итак, как это возможно? Все это связано с тем, как физические носители используются для хранения данных.

Когда данные хранятся на обычном компакт-диске, лазер используется для записи крошечных гребней на очень маленькой линии. Когда этот компакт-диск вставляется в проигрыватель, лазер для чтения проходит по этим бесконечно маленьким линиям, и когда он попадает на один из ударов, свет отражается обратно.

С компьютерами, как вы знаете, они читают данные в единицах и нулях. Поэтому, когда свет отражается от диска, он записывается как единое целое, а когда свет не отражается, он записывается как ноль. Именно так можно использовать физические диски для хранения всех видов данных, таких как музыка, фильмы, изображения, программное обеспечение и многое другое.

С такими дисками, как CD и DVD , эти неровности сделаны на поверхности. Это означает, что отдельные узоры на поверхности могут быть разрушены царапинами, потертостями, чрезмерным воздействием кислорода, тепла и даже влажности. Когда это происходит, сохраненные данные становятся либо поврежденными, либо полностью потерянными.

Способ хранения данных на 5D-дисках похожа, но эта информация хранится внутри диска, а не на поверхности, внутри структур, называемых «наноградации». Они работают точно так же, как гребни на поверхности традиционного диска, изменяя способ отражения света лазером.

Но исключение — и именно так они хранят гораздо больше данных — это то, что эти структуры можно использовать для отражения и кодирования в пяти «измерениях», а не в двух, отсюда и название 5D-диска с данными.

Когда свет отражается от диска 5D, считывающие лазеры могут измерять ориентацию нанотерсы, чтобы определить ее относительное расположение по осям x, y и z. Другими словами, данные могут храниться в нескольких измерениях, что позволяет дискам 5D хранить невероятное количество информации.

Плюсы и минусы 5D дисков

Диски 5D могут длиться намного дольше, чем традиционные, потому что они сделаны из стекла. Как показали фундаментальные науки, стекло нелегко расплавить или деформировать, и оно химически устойчиво. Это то, что делает диски 5D намного прочнее пластиковых дисков, особенно когда речь идет о экстремальных температурах.

Поскольку нанотерминалы хранятся внутри 5D-дисков, а не на поверхности, это также означает, что данные менее восприимчивы к внешним манипуляциям. Таким образом, очевидно, что наибольшим преимуществом является то, что данные, хранящиеся на 5D-диске, намного безопаснее. Некоторые другие плюсы включают в себя:

• Они меньше по размеру, поэтому хранение реальных дисков проще и занимает меньше места в целом.
• Они довольно толстые, поэтому, если стекло, используемое для изготовления дисков, не очень хрупкое, они могут выдержать приличное количество износа. Представьте, что они были построены с использованием такого материала, как Gorilla Glass .
• Такие вещи, как температура, кислород, влажность и даже пыль, не являются фактором для хранения дисков, поскольку они не влияют на данные на диске.
• Теоретически, поскольку диски меньше по размеру, технология, используемая для их чтения, также может быть относительно небольшой. Имейте в виду, это только по сравнению с обычным CD или DVD-ридером.

К сожалению, некоторые потенциальные недостатки технологии включают в себя:

• Исследователи еще не сказали, но из-за природы технологии трудно представить, что 5D-диски будут поддерживать несколько процессов записи.
• Если вышеприведенный пункт действительно является фактором, то это много потраченного впустую пространства, если вы не используете все, что вам доступно, при первой записи на диск.
• Поскольку это новая технология, она, вероятно, будет дорогой, а это означает, что ее развертывание и обслуживание может быть смехотворно дорогим — это лишь некоторые из предостережений при обновлении слишком рано.
• Будет ли чтение и запись на стекле создавать больше тепла внутри компьютера / оборудования? Это может быть то, что исследователи должны изучить, прежде чем коммерциализировать технологию.