Do nejmenšího harddisku světa se zapisuje atom po atomu  
Jestli tuhle technologii atomární paměti někdo zprovozní ve velkém, tak by s ní mohl zapsat veškeré knihy světa na jedinou poštovní známku.

 

Atomární paměť. Kredit: Ottelab / TUDelft.
Atomární paměť. Kredit: Ottelab / TUDelft.

Jak malá může být počítačová paměť? V dnešní době vytvoříme miliardu gigabajtů nových dat denně. A jak se zdá, zpomalovat se asi nebude. Abychom ale takovou strašlivou spoustu dat uložili, musíme být doopravdy hodně úsporní. Badatelé v současnosti pracují hned na několika technologiích, které ukládají data s dříve nevídanou hustotou. Některé z nich využívají takřka magické vlastnosti DNA, jiné zase spoléhají na méně biologická řešení.

 

 

Sander Otte. Kredit: Kavli Institute of Nanoscience.
Sander Otte. Kredit: Kavli Institute of Nanoscience.


Tým Kavliho institutu nanověd nizozemské Univerzity v Delftu se teď dostal na fyzikální hranice, kterou už není možné jednoduše překonat. Když už, tak ji bude nutné nějak rafinovaně obejít. Vědcům z Delftu se totiž podařilo zapsat 1 kilobajt (kilobyte, čili 8 tisíc bitů) tak, že každý bit informace je reprezentován jediným atomem chlóru.

 


Šéf výzkumu Sander Otte neskrývá nadšení a podotýká, že čistě teoreticky by tímto způsobem bylo možné zapsat veškeré knihy, které kdy lidé napsali, na jedinou poštovní známku. Řečí čísel, Otte a spol. dosáhli hustoty zápisu 500 terabitů na čtvereční palec (500 Tbpsi). To je 500 krát vyšší hustota, nežli mají dnešní nejlepší harddisky na trhu. Výzkum Ottova týmu v těchto dnech publikoval časopis Nature Nanotechnology.

 

Schéma řádkovacího tunelového mikroskopu. Kredit: Michael Schmid / Wikimedia Commons.
Schéma řádkovacího tunelového mikroskopu. Kredit: Michael Schmid / Wikimedia Commons.

Tým z Delftu použil řádkovací tunelový mikroskop (STM), který pomocí vodivé sondy s extrémně ostrým hrotem sleduje jeden atom zkoumaného povrchu za druhým. Vědci s pomocí tohoto mikroskopu mohli posunovat jednotlivé atomy. Každý bit informace atomární paměti vytvořili z atomu chlóru, který se může pohybovat mezi dvěma pozicemi na povrchu tvořeném atomy mědi. Pokud je atom chlóru v horní pozici, tak to znamená jedničku a pokud je v dolní, tak má dotyčný bit hodnotu nula. Okolí je přitom vyplněné dalšími atomy chlóru, takže atomy chlóru představující jednotlivé bity informace pěkně zůstávají na svých místech.

 

 

Značky bloků atomární paměti. Kredit: Ottelab / TUDelft.
Značky bloků atomární paměti. Kredit: Ottelab / TUDelft.

 


Badatelé uspořádali paměť do blocích po 8 bajtech (64 bitech). Každý blok paměti má svou značku, která připomíná atomární QR kód. Tyto značky nesou informaci o přesné pozici bloku v rámci celé paměti, a také mohou informovat o tom, že blok paměti je nějakým způsobem poškozen. Díky tomuto uspořádání může být takováto atomární paměť vytvořena ve velkém rozsahu.


Technologie atomární paměti nabízí zajímavé možnosti, pokud jde o stabilitu a možnost výroby rozsáhlých pamětí. Na praktické aplikace si ale ještě budeme muset počkat. Otto přiznává, že ve své současné podobě může taková atomární paměť pracovat pouze ve velmi čistém vakuu, při teplotě kapalného dusíku, tedy téměř mínus 200 °C. To je pochopitelně problém, Otto ale věří, že díky jejich výzkumu jsou podobné atomární paměti o pořádný kus blíž.

Video:  Atomic scale data storage


Literatura
TU Delft 18. 7. 2016, Nature Nanotechnology online 18. 7. 2016.

Datum: 21.07.2016
Tisk článku

Big Data - Cukier Kenneth, Mayer-Schönberger Viktor
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 349 Kč
cena: 275 Kč
Big Data
Cukier Kenneth, Mayer-Schönberger Viktor
Související články:

Syntetická DNA v roli média pro gigantická úložiště dat     Autor: Josef Pazdera (28.01.2013)
Umělá evoluce vytvořila fungující elektroniku z nanočástic zlata     Autor: Stanislav Mihulka (22.09.2015)
Věčné 5D optické disky mohou zaznamenat celou historii lidstva     Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2016)



Diskuze:

Rychlost zapisu a citania

Michal Lichvár,2016-07-27 09:36:13

Je sice fajn, ze dokazu zapisat s tak vysokou hustotou, ale aka bude rychlost zapisu a rychlost citania? Vaakum a -200C asi bude jediny problem.

Ak som pochopil spravne, hlava zapisuje/cita atom po atome. To neznie velmi rychlo :)

Tiez moze byt otazna zivotnost dat.

To sa mi uz viac pacil ten vyskum, kde atom zeleza uvaznili v nanotrubickach.
http://www.nanowerk.com/news/newsid=10999.php

Odpovědět

Nia je kilo ako kilo.

Richard Palkovac,2016-07-22 08:47:20

"Kilo" v oblasti zapisu dat, nie je 1000x , ale 1024x.

Takze spravne je "1 kilobajt (kilobyte, čili 8192 bitů)"

Odpovědět


Re: Nia je kilo ako kilo.

Richard Palkovac,2016-07-22 09:16:35

Zaujimavy je ten modry obrazok, kde su krizikom (x) oznacene vadne bloky, ktore su pre zapis preskocene. Presne takto vyzerali aj prve harddisky (myslim pre pouzitie v PC) niekdy pred 25 rokmi, ktore uz z vyroby prisli s vadnymi sektormi, ktore boli vypisane na nalepke nalepenej na nom a tie disk automaticky nepouzival. Vtedy este nevedeli asi vyrobit bezchybny, alebo mozno len k nam posielali tie nepodarky, kapitalisti nepodareni.

Odpovědět


Re: Nia je kilo ako kilo.

Petr Petr,2016-07-22 10:39:25

Kilo je vždy kilo=1000. Kibi=1024
https://cs.wikipedia.org/wiki/Bin%C3%A1rn%C3%AD_p%C5%99edpona
To, že Američané (kteří do teď nepoužívají SI) a líní programátoři zmátli svět svou neznalostí, neznamená, že je v blbosti třeba pokraćovat.

Odpovědět


Re: Re: Nia je kilo ako kilo.

Richard Palkovac,2016-07-22 14:14:21

To nie je ziadna "americka blbost" ale technologicka nutnost, kedze byt ma 8 bitov (a nie 10) a kvoli dalsej navaznosti (asi na 16-kovu sustavu) sa na 1000 neda dostat, a nablizsie cislo k 1000 , je prave tych 1024.

Ti americania, co to vymysleli, urcite nie su lenivsi ani blbsi ako my, ak by to tak bolo, nasa technologia by ovladala americku a nie americka technologia ovladala cely svet.

Odpovědět


Re: Re: Re: Nia je kilo ako kilo.

Marcel Brokát,2016-07-23 10:06:57

.... základní bitové slovo nemělo historicky konstantní délku 8 bitů. To se ustálilo časem - mělo to své výhody: jednak se do 256 bitů dala zakódovat dost široká paleta znaků, jednak návaznost na 16kovou soustavu byla elegantní.
A zmatek v pojmech, který ovšem jedinec s dostatečnou kapacitou šedé hmoty dokáže elegantně vstřebat, byl kvůli odlišnosti 10kové a 2kové soustavě. To už dneska je myslím od roku 98 vyřešeno normou...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Nia je kilo ako kilo.

Richard Palkovac,2016-07-23 13:36:33

Na normu kazdy kasle, nikto nehovori o kibibajtoch, mebibajtoch, gibibajtoch, tebibajtoch a tak ked si kupite disk o kapacite "8,2" mozete si byt skoro isti, ze je to len "8" a pritom ma obchodnik podla normy SI vlastne pravdu, iba zakaznik sa bude cudovat, ze mu tam taka kapacita (lebo pocitac to pocita podla 1024) nevojde.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nia je kilo ako kilo.

Marcel Brokát,2016-07-24 08:57:17

... s tím nelze než souhlasit, i když bych úplně nezobecňoval...

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Re: Nia je kilo ako kilo.

Tomáš Horák,2016-08-08 23:33:51

Bohužel je to ještě jinak...

Výrobci pevných disků používají násobky 1000 tedy 1 TB = 1 000 000 000 000 bitů... Dnes to vždy máte uvedeno v manuálu... Mám dokonce ten dojem, že jsem to už viděl uvedeno přímo na štítku na disku...

Viz: http://www.seagate.com/www-content/product-content/barracuda-fam/desktop-hdd/barracuda-7200-14/en-us/docs/100686584u.pdf

"** One GB equals one billion bytes and 1TB equals one trillion bytes when referring to hard drive capacity. Accessible capacity may vary depending on operating environment
and formatting."

Problém je ten, že přijde Windows vezme těch 1 000 000 000 000 bitů, třikrát to podělí 1024 a vítězoslavně řekne, že kapacita disku je 931 GB, protože Windows sice interně počítají s KiB, MiB, GiB atd., ale zobrazují KB, MB, GB...

Takže jediný problém je to, že Win vám u 1 TB disku místo 1000 GB nebo 931 GiB ukáže hodnotu 931 GB, protože se tam Microsoftu nechtělo psát to "i" ale ten disk tu deklarovanou kapacitu 1 000 000 000 000 bitů prostě má...

Odpovědět

chjo

Drahomír Strouhal,2016-07-22 07:31:03

Manipulace se samotnými atomy je známá už hodně dlouho. Nápis IBM byl udělán kdy?

Odpovědět


Re: chjo

Petr Petr,2016-07-22 10:43:20

To je jen ukázka popularizace výsledků ("hračičkové"), které asi nenaleznou uplatnění. Právě pak jde o to, jak bude taková paměť stabilní vůči chybám (difuse, ... proto ty nízké teploty, které v praxi jen tak nebudou). "Otto ale věří"...

Odpovědět

Smutné

Petr Nejedlý,2016-07-21 23:02:36

Vlastně je to velmi smutné, že: "To je 500 krát vyšší hustota, nežli mají dnešní nejlepší harddisky na trhu". To totiž znamená, že ty harddisky už není moc jak zlepšovat. Že už vlastně jsme tomu jednomu atomu na bit docela blízko u běžně dostupného zboží.

Světýlkem na konci tunelu (neplést s protijedoucí lokomotivou) pak je, že se jedná u hustotu plošnou a když se oprostíme od placatého rotujícího kousku rzi, nacházíme ještě naději ve třetím rozměru....

Odpovědět


Re: Smutné

Richard Palkovac,2016-07-22 08:43:50

Ten treti rozmer sa uz u klasickych harddiskov (platnovych) vyuziva, kedze sa zapisuje na platnu vo viacerych hlbkach.

Klasicke harddisky su uz ale vytlacane SSD diskami.

Odpovědět

Paměť z atomů

Ivan Čech,2016-07-21 22:43:00

Připojuji se k pochvale!

Odpovědět

Atomární paměti.

Vlastislav Výprachtický,2016-07-21 19:21:59

Velmi dobrý počin pro následné aplikace s jinými materiály.Cesta asi povede k využití polovodičů s následnou aktivací.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni




















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace