Kürzlich,Microsoft-Forschungkündigte ein sehr interessantes „Silica-Projekt“ an. Im Mittelpunkt des Projekts steht die Entwicklung einer umweltfreundlichen Methode zur Speicherung großer Datenmengen in Glasplatten mithilfe ultraschneller Laser. Dadurch wird es möglich, „Kopien“ von Musik, Filmen und mehr in Glas zu speichern.
Was noch erstaunlicher ist: Sobald die Daten erfolgreich geschrieben wurden, bleiben die Daten im Siliziumglas Tausende bis Zehntausende von Jahren unverändert und können elektromagnetischen Impulsen und extremen Temperaturen standhalten.
Um es einfach auszudrücken: Microsoft hat 3-Zoll lange quadratische „Festplatten“ aus Quarzglas hergestellt, von denen jede 100 GB Daten und etwa 20000 Songs speichern kann.
Bei dem Projekt handelt es sich um eine Partnerschaft zwischen Microsoft und der auf Nachhaltigkeit ausgerichteten Risikokapitalgruppe Elire. Die beiden Parteien hoffen, eine nachhaltigere Form der Datenerfassung zu finden, die Daten in Glas „unzerbrechlich“ machen würde.
Der Glasspeicherprozess umfasst das Schreiben mit ultraschnellen Femtosekundenlasern, das Lesen durch ein computergesteuertes Mikroskop, das Dekodieren und Transkribieren und schließlich das Speichern in einer „Bibliothek“. Bemerkenswert ist, dass diese „Bibliothek“ passiv läuft und keinen Strom verbraucht, was das Potenzial hat, die mit der langfristigen Datenspeicherung verbundenen CO2-Emissionen erheblich zu reduzieren.
Project Silica schafft eine nachhaltigere Form der Datenerfassung, die über die begrenzte Lebensdauer der magnetischen Speicherung hinausgeht, die unter häufiger Duplizierung, steigendem Energieverbrauch und steigenden Betriebskosten leidet.
Ant Rowstron, ein Siliziumdioxid-Projektingenieur, sagte: „Die Lebensdauer der Magnettechnologie ist begrenzt. Eine Festplatte kann etwa 5-10 Jahre lang verwendet werden. Sobald der Lebenszyklus abgelaufen ist, muss man sie erneut kopieren und.“ Speichern Sie es einer neuen Generation von Medien. „Ehrlich gesagt ist es umständlich und nicht nachhaltig, wenn man bedenkt, wie viel Energie und Ressourcen wir verbrauchen.“
Die Zukunft der globalen Musik durch Glas bewahren
Die auf Nachhaltigkeit ausgerichtete Risikokapitalgruppe Elire ist nun das jüngste Unternehmen, das mit dem Microsoft Research Project Silica-Team zusammenarbeitet und sich damit Unternehmen wie CMR Surgical anschließt, das gläserne Datenspeicher nutzt, um die Zukunft der Roboterchirurgie zu verändern.
Elire wird die Technologie im Global Music Vault in Spitzbergen, Norwegen, einsetzen, wo ein kleines Stück Glas mehrere Terabyte an Daten speichern kann, genug, um etwa 1,75 Millionen Songs oder 13 Jahre Musik zu speichern. Dies ist ein wichtiger Schritt hin zur nachhaltigen Datenspeicherung.
Microsoft wies darauf hin, dass Glasspeicher zwar noch nicht für eine groß angelegte Vermarktung bereit seien, sie aber aufgrund ihrer Langlebigkeit und Kosteneffizienz als vielversprechende nachhaltige Kommerzialisierungslösung angesehen würden und die laufenden Wartungskosten „minimal“ seien. Bewahren Sie diese gläsernen Datenbehälter einfach in einer Bibliothek auf, die keinen Strom benötigt. Bei Bedarf klettert der Roboter auf das Regal, um es für spätere Importvorgänge zu holen.
Welches Potenzial bietet die optische Datenspeicherung?
Je nach Speichermethode kann es sich bei der Speichermethode um elektromagnetische Medien, optische Medien oder andere Medien handeln. Herkömmliche optische Speichersysteme verwenden Discs wie Blu-rays, die eine Schicht aus reflektierendem Material enthalten. Optische Laufwerke verwenden Laser, um nicht reflektierende Vertiefungen in angrenzenden Beschichtungen zu erzeugen, die vom Laser erkannt werden, der die Vertiefungen liest. Sobald das Muster aus Grübchen und unverbrannten reflektierenden Bereichen erkannt wird, können die gespeicherten Daten kodiert werden.
Allerdings ist im Kontext des exponentiellen Datenwachstums im Internet, in sozialen Medien und in Cloud-Computing-Anwendungen die Nachfrage nach optischer Datenspeicherung mit ultrahoher Dichte sprunghaft angestiegen – die Datenspeicherung muss dringend die Engpässe herkömmlicher Magnetfestplatten überwinden oder Bänder und Solid-State-Drives (SSD)-Speicher. und neue langfristige Datenspeicherlösungen.
Es wird allgemein angenommen, dass die optische Technologie der Schlüssel zur Verbesserung der Speicherkapazität großer Datenmengen ist. Das oben erwähnte Konzept, Glas zur Datenspeicherung zu verwenden, lässt sich bis ins 19. Jahrhundert zurückverfolgen. Nach sorgfältigen Verbesserungen und technologischen Modernisierungen konnten viele Hindernisse nach und nach überwunden werden.
Darüber hinaus besteht einer der herausragenden Vorteile der optischen Datenspeicherung im Vergleich zur aktuellen optischen Disc-Technologie darin, dass eine mehrdimensionale Datenspeicherung möglich ist.
Wie der Name schon sagt, zeichnet die mehrdimensionale Datenspeicherung hauptsächlich Informationen in Strukturen mit mehr als drei Dimensionen auf (z. B. mehrschichtige optische Scheiben, Karten, Kristalle oder Würfel). Das Schreiben und Lesen von Informationen erfolgt üblicherweise durch die Fokussierung eines oder mehrerer Laserstrahlen auf ein dreidimensionales Medium. Aufgrund der volumetrischen Beschaffenheit des Speichermediums muss der Laser zusätzliche Punkte durchlaufen, bevor er die erforderlichen Referenzmarken schreibt oder liest. Dies bedeutet, dass sowohl Schreib- als auch Lesefunktionen oft nichtlinear sein müssen, damit jeweils nur ein lokaler Punkt verarbeitet wird.
Heute hat sich die optische 5D-Datenspeichertechnologie bewährt – optische Discs mit dieser Technologie können bis zu 360 TB Daten speichern und sind über Milliarden von Jahren haltbar. Im Jahr 1996 schlugen Wissenschaftler erstmals die Verwendung von Femtosekundenlasern zur Aufzeichnung und Speicherung von Daten vor und demonstrierten diese. Diese Technologie wurde erstmals 2010 im Labor von Kazuyuki Hirao an der Universität Kyoto demonstriert und von Peter Kazanskys Forschungsgruppe am Optoelectronics Research Center der University of Southampton weiterentwickelt. Darüber hinaus haben sich auch Hitachi und Microsoft mit glasbasierter optischer Speichertechnologie beschäftigt, letzteres Projekt heißt „Project Silica“. Zu den weltweit wichtigsten Akteuren auf dem Markt für optische Speicher gehören Sony, Western Digital, Samsung Electronics, IBM, Toshiba und Fujitsu.
Die optische 5D-Datenspeicherung basiert in erster Linie auf einem experimentellen nanostrukturierten Glas, das Informationen nicht nur durch die Kodierung von Daten im dreidimensionalen Raum speichert, sondern auch durch zwei Parameter im Zusammenhang mit der Doppelbrechung, die durch die Fokussierung auf das Glas bestimmt werden. Polarisations- und Intensitätskontrolle eines Femtosekundenlasers im Medium. Die Größe, Ausrichtung und dreidimensionale Position der Nanostruktur bilden die oben genannten fünf Dimensionen.
Um jedoch die kommerziellen Anwendungsaussichten dieser Technologie zu verbessern, muss auch die Datenlesegeschwindigkeit verbessert werden. Darüber hinaus kann seine Anwendung aufgrund des erforderlichen Hochleistungslasersystems und der mangelnden Wiederbeschreibbarkeit der Daten eingeschränkt sein.
Die optische Datenspeicherung ist auch für die Multilevel-Codierungstechnologie geeignet, die die Speicherkapazität erheblich erhöhen kann, indem mehrere Bits pro Punkt mit unterschiedlichen diskreten Signalstärkeniveaus geschrieben werden. Durch die mehrstufige Datenspeicherung können auch mehrere Bits gleichzeitig ausgelesen werden, wodurch die Datenausleserate erhöht wird, was bei großen Datensätzen sehr wichtig ist.
Mit einer neuen Technologie der University of South Australia und der University of New South Wales können Forscher die einzigartigen Eigenschaften anorganischer Leuchtstoffe zur Datenspeicherung nutzen. Dieser Ansatz hat das Potenzial, wiederbeschreibbar zu sein und Laser mit geringer Leistung zu verwenden. Darüber hinaus erfordert die Technologie keine kryogenen Temperaturen und kann stattdessen Spektrallöcher bei Raumtemperatur verbrennen, was sie praktischer macht.
