Průlom v 5D optických technologiích ukládání dat: 500 TB na disk velikosti CD  
Optické 5D disky vydrží (skoro) věčně. Mají ovšem svá slabá místa, především pokud jde o rychlost zápisu/čtení dat a hustotu uložených dat. Nová technologie zápisu dat do křemenného skla posouvá rychlost zápisu na 230 kb za sekundu a nabízí hustotu uložení dat, která 10 000krát převyšuje Blu-ray disky. Na zapsání dat do takového disku byste si ale počkali hodně dlouho.

5 GB dat v křemenném skle. Kredit: Y. Lei & PG Kazansky / University of Southampton.
5 GB dat v křemenném skle. Kredit: Y. Lei & PG Kazansky / University of Southampton.
Svět je plný dat. A ta data je nutné někde skladovat. Odborníci britské University of Southampton už v roce 2013 předvedli pozoruhodnou technologii 5D optického disku. Je založená na zápisu femtosekundovým laserem, který vytváří nanostruktury v křemenném skle. Tyto disky jsou pravým opakem dnešních typických harddisků, pokud jde o jejich odolnost. Snesou vysoké teploty, vlhkost, působení magnetického pole a vydrží i selhání mechanických prvků. Při rozumném uskladnění za pokojové teploty by měly přežít skoro celou věčnost.

Yuhao Lei. Kredit: Y. Lei.
Yuhao Lei. Kredit: Y. Lei.

Tvůrci 5D optického disku od té doby tuto technologii neustále vylepšují, především pokud jde o rychlost zápisu a hustotu uložených dat. Tyto parametry doposud poněkud zaostávaly za odolností disků. Nedávno se jim povedl technologický průlom. S využitím jistého optického fenoménu (near-field enhancement) mohou namísto přímého zapisování femtosekundovým laserem vytvářet nanostruktury ve skle pomocí slabých světelných pulzů. Tímto způsobem zapisují do skla rychlostí 1 milionu voxelů za sekundu, což odpovídá 230 kb dat.

 

Jak upozorňuje vedoucí výzkumu Yuhao Lei, s touto vylepšenou technologií se přiblížili rychlosti zápisu dat, která umožňuje praktické využití se současnými soubory dat. Novým postupem zápisu dat vznikají velmi přesně lokalizované nanostruktury, díky čemuž se do stejného objemu skla vejde více voxelů, čili větší množství dat. Další výhodou je menší spotřeba energie pro zápis dat.

Logo. Kredit: University of Southampton.
Logo. Kredit: University of Southampton.

Tým svým novým postupem zapsal 5 GB textových dat do disku z křemenného skla o velikosti starého dobrého CD. Testy ukázaly, že zapsaná data bylo možné přečíst s prakticky stoprocentní úspěšností. Podle tvůrců by se na disk uvedené velikosti ve skutečnosti vešlo asi 500 TB dat zapsaných tímto způsobem, což odpovídá asi 10 000krát hustšímu zápisu dat než na Blu-ray disku. Na takových discích by šlo uložit leccos, včetně přečtených genomů. Zásadní teď prý bude zlepšit rychlost čtení uložených dat.

 

Podle Leie už v dnešní době vznikají ještě větší soubory dat, než je zmíněných 500 TB. S tím souvisí enormní poptávka po efektivních technologiích pro ukládání dat. Měly by mít velikou kapacitu, nízkou spotřebu energie a hlavně dlouhou životnost. Cloudy jsou prý zajímavé řešení, ale spíše pro krátkodobá data. Zato jejich 5D optické disky jsou jako dělané pro data, která by měla vydržet věčně. Mělo by to zajímat například knihovny, archivy nebo muzea.

 

Literatura

New Atlas 31. 10. 2021.

Optica 8: 1365–1371.

 

Datum: 02.11.2021
Tisk článku

Související články:

Věčná optická paměť v nanostrukturovaném skle     Autor: Stanislav Mihulka (16.07.2013)
Věčné 5D optické disky mohou zaznamenat celou historii lidstva     Autor: Stanislav Mihulka (17.02.2016)
Microsoft a Warner Bross uvěznili Supermana do kousku křemenného skla     Autor: Stanislav Mihulka (07.11.2019)



Diskuze:

Tom M,2021-11-03 13:49:37

Přímo od zdroje: _The anisotropic nanostructures are exploited for 5D data storage with a rate of 106voxels/s, corresponding to a demonstrated fast information recording of ∼225kB/s and a potentially high-density data storage of ∼500TB/disk._ (https://www.osapublishing.org/optica/fulltext.cfm?uri=optica-8-11-1365&id=462661)

A dále _Writing data on a glass CD

The researchers used their new method to write 5 gigabytes of text data onto a silica glass disc about the size of a conventional compact disc with nearly 100% readout accuracy. Each voxel contained four bits of information, and every two voxels corresponded to a text character. With the writing density available from the method, the disc would be able to hold 500 terabytes of data. With upgrades to the system that allow parallel writing, the researchers say it should be feasible to write this amount of data in about 60 days._

(https://www.osa.org/en-us/about/newsroom/news_releases/2021/high-speed_laser_writing_method_could_pack_500_ter/); tedy žádná staletí, ale 60 dní

Odpovědět

Vinkler Slavomil,2021-11-02 18:28:23

No rosettská deska byla trvanlivá, ale doba zápisu (tesání)? Asi to jde proti sobě.

Odpovědět


Re:

Ondřej Glac,2021-11-05 20:22:21

A co zápis klínového písma na hliněné destičky? Tady může být zápis hodně rychlý a po vypálení je trvalost zápisu takřka neomezená (pokud se samozřejmě chrání před rozbitím).

Odpovědět

Doba zápisu

Karel Rys,2021-11-02 09:39:19

Jestli to počítám dobře, tak těch 500 TB by zapsali za 551 let? Neboli necelý 1 TB za rok...

Odpovědět


Re: Doba zápisu

Vojtěch Kocián,2021-11-02 12:10:34

Jo, je to bída pomalejší než základní rychlost CD. Zatím je to v režimu výzkumu. Ani nevím, jestli už někdo začal připravovat technologickou standardizaci. Prozatím hřešíme na tom, že je snadné, levné a celkem bezpečné uložit data redundantně někde v cloudu a na střednědobé lokální záznamy stačí běžné magnetické, elektronické případně optické nosiče. Po trvalých úložištích není, zdá se, moc velká poptávka.

Odpovědět


Re: Doba zápisu

Florian Stanislav,2021-11-02 19:05:27

540E+12/230E+3 =2 347 826 087 sekund = 74,4 roků.

Odpovědět


Re: Re: Doba zápisu

Jsem To ja,2021-11-02 22:08:07

Tak by mozna mohli zapisovat vice paprsky najednou a na vice disku. Rekneme deset paprsku na jeden disk a pole o deseti discich by dalo dohromady rychlost 23mb/s. Zadna slava, ale jako archivacni medium s kapacitou 50PB by to stacit mohlo.

Odpovědět


Re: Re: Doba zápisu

Tom M,2021-11-03 10:23:46

Ve vašem výpočtu je "klasická" převodní chyba.

540 TB NENÍ 540 000 000 000 kb, ale 4 294 967 296 000.0 Kilobits (rozdíl velkého B jako Bytes a malého b jako bits).

Odpovědět


Re: Re: Re: Doba zápisu

Florian Stanislav,2021-11-03 11:02:41

Ano, spíše ne.
https://cs.wikipedia.org/wiki/Bajt
"U prakticky všech dnešních počítačů obsahuje 1 bajt právě 8 bitů...V prosinci 1998 proto IEC vytvořila dodatek k normě IEC 60027-2 (v Česku převzatá jako ČSN IEC 60027-2), ve kterém zavedla pro počítačové jednotky nový systém označování násobků. V tomto systému bylo pro původní „velké kilo“ = 1024 B navrženo označení kibibajt a značka KiB,
zatímco jednotka kilobajt (se značkou kB) označuje 1000 B, tak jak je obvyklé v soustavě SI."
https://cs.wikipedia.org/wiki/Bit
"Skupina 8 bitů se nazývá bajt (byte). Při práci s většími čísly se používají:

předpony soustavy SI, např. kilobit (kb) = 10^3 bitů = 1000 bitů, megabit (Mb) = 10^6 bitů

binární předpony, např. kibibit (Kib) = 2^10 bitů = 1024 bitů, mebibit (Mib) = 2^20 bitů"

Takže v článku o binární předpony, které uvádíte, zjevně nejde, v článku je 230 kb/s.
Takže 540 TB = 8*540 = 4320 Tb. Pak 4320E+12/230E+3 =18 782 608 696 sekund zápisu = 595 roků.

Odpovědět


Re: Re: Re: Re: Doba zápisu

Florian Stanislav,2021-11-04 17:53:42

Takže 500 TB , zápis 225kB/s, je třeba 2 222 222 222 sekund. Při paralelním zápisu ( vychází mi současně na 429 zařízeních) bude zápis trvat 60 dní. Jedním zařízením 70,4 let.
Článek :"Tým svým novým postupem zapsal 5 GB textových dat do disku z křemenného skla o velikosti starého dobrého CD. Testy ukázaly, že zapsaná data bylo možné přečíst s prakticky stoprocentní úspěšností."
Ale o rychlosti čtení se tam nehovoří.

Odpovědět


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