В журнале Nature Photonics вышла статья, в которой учёные из Университета науки и технологий Китая в Хэфэе представили технологию высокоплотной оптической записи с возможностью хранения данных в течение миллионов лет. На один алмазный оптический диск размерами с обычный DVD поместится в 10 000 раз больше информации, чем в случае самого DVD.

Источник изображения: University of Science and Technology of China

Технологии по-настоящему длительного хранения данных всё ещё находятся в зачаточном состоянии. Пожалуй, самым продвинутым решением было производство CD-дисков с подложкой из чистого золота. В целом оптические накопители показали себя недостаточно долговечными, а альтернативные технологии в виде голографической записи просто приказали долго жить. Но попытки создать ёмкий и долговечный носитель цифровой информации продолжается. Это может быть кварцевое стекло, ДНК или алмаз. Причём алмаз добавляет к высоким оптическим качествам высочайшую стабильность структуры и, как следствие, обещание дольше сохранять информацию.

Согласно оценкам китайских исследователей, алмазный носитель, созданный по их технологии, сможет сохранять записанную информацию миллионы лет. Что касается непосредственно записи и считывания данных, то для этого используются сверхбыстрые лазеры с длительностью импульсов порядка 200 фс. Импульсы кодируют данные в атомарной структуре алмаза, выбивая атомы углерода из кристаллической решётки. Количество выбитых атомов — появление вакансий или «пустых» точек в структуре алмазного носителя — определяет яркость отклика и несёт информацию, которую можно извлечь.

Сегодня для записи данных таким образом необходимо сложное и громоздкое лабораторное оборудование, но в перспективе можно всё поместить в настольное записывающее устройство размерами с «микроволновую печь», уверены разработчики. Пробная запись знаменитой серии «движущихся картинок» Эдварда Мейбриджа 1878 года с всадником на скачущей лошади показала способность записать на алмаз и считать данные с точностью свыше 99 %. Расчёты показывают, что эта методика позволит записывать в каждом кубическом сантиметре алмазного носителя не менее 1,85 Тбайт данных или в 10 000 раз больше, чем на DVD диск стандартного размера.

«В краткосрочной перспективе правительственные учреждения, исследовательские институты и библиотеки, специализирующиеся на архивировании и сохранении данных, вероятно, захотят внедрить эту технологию», — уверены учёные.

Китайские учёные разработали новый метод хранения данных в ДНК, способный произвести революцию в этой узкой области. Группа исследователей Пекинского университета и трёх других научных учреждений опубликовала работу, посвящённую применению метилирования ДНК для выборочной мутации «эпи-битов» на уже существующих цепочках ДНК. Это значительно ускоряет процесс записи данных, но применять технологию на практике пока рано.

Источник изображения: MV-Fotos / pixabay.com

Запись информации в ДНК позволяет добиться невероятно высокой плотности данных — до 215 Пбайт на 1 грамм, но процессы записи и чтения пока и очень дороги, и очень медленны. Традиционно размещение данных в ДНК означает создание последовательностей с нуля, а китайские учёные предлагают записывать информацию в уже существующие нити, что в теории поможет сэкономить время и средства.

Метод «эпи-битов» основан на естественном процессе, который называется «метилированием ДНК» — он имитирует эволюцию, которую претерпевают нити ДНК в течение жизни. Учёные создали из нуклеиновых кислот 700 «подвижных типов» ДНК. Этот метод может реализовываться вручную или автоматически: в ходе тестирования исследователи сначала напечатали, а затем вызвали изображения размером 18 833 бита и 252 504 бита (31,5 кбайт) в автоматическом режиме со скоростью 350 битов за реакцию.

Для записи и хранения используется система штрих-кодов, помогающая отметить, где находятся фрагменты данных, чтобы их можно было извлечь с заданным уровнем скорости и точности. Запись информации в ДНК вручную — относительно несложный процесс даже для неспециалистов: 60 добровольцев без опыта работы в биолаборатории при помощи сервиса хранения данных iDNAdrive вручную закодировали 5000 битов текстовых данных.

Предложенный китайскими учёными метод хранения данных в ДНК использует сильные стороны этой технологии — высокие плотность и стабильность — и добавляет к ним программируемость и масштабируемость. Но применять её на практике ещё рано: сейчас запись информации производится на скорости около 40 бит/с — примерно в 30 млн раз медленнее, чем на традиционный жёсткий диск. Зато стоимость оказалась примерно в десять раз ниже, чем создание последовательности с нуля — достаточно купить условные «ручку и чернила». На рынке цены пока заоблачные — французский стартап Biomemory взимает €1000 за запись 1 кбайт на карту памяти с ДНК.

Похоже, что социальным сетям, таким как Facebook✴, придётся пересмотреть политику хранения данных европейских пользователей. Верховный суд Евросоюза на этой неделе постановил, что соцсети больше не могут сколь угодно долго хранить информацию о пользователях для демонстрации им персонализированной рекламы. Это решение может иметь серьёзные последствия для Meta✴, которая владеет Facebook✴, и для других платформ, получающих основной доход от рекламодателей.

Источник изображения: GregMontani / Pixabay

Ограничения на срок хранения персональной информации будут применяться для соблюдения Общего регламента по защите данных (GDPR). Нарушение этих правил может повлечь за собой штраф в размере до 4 % от глобального годового оборота нарушителя, а в случае Meta✴ речь идёт о миллиардах долларов. Источник отмечает, что компания Марка Цукерберга (Mark Zuckerberg) уже находится во главе списка нарушителей GDPR.

Представитель Meta✴ Мэтт Поллард (Matt Pollard) сообщил, что компания ожидает публикации официального постановления суда. «Мы ожидаем публикации решения суда и со временем сможем поделиться дополнительной информацией. Meta✴ очень серьёзно относится к конфиденциальности и инвестировала более €5 млрд, чтобы сделать конфиденциальность основой всех наших продуктов. Каждый, кто пользуется Facebook✴, имеет доступ к широкому спектру настроек и инструментов, которые позволяют людям управлять тем, как мы используем их информацию», — заявил господин Поллард.

Не секрет, что Meta✴ зарабатывает на том, что отслеживает пользовательскую активность и создаёт цифровые профили на основе собранной таким образом информации. Эти данные применяются для демонстрации пользователям платформ компании персонализированной рекламы. Это означает, что любые ограничения на возможность непрерывного использования данных пользователей в одном из основных регионов бизнеса компании могут негативно сказаться на её доходах.

Исследователи из Университета Саутгемптона в Великобритании успешно сохранили всю последовательность генома человека на неразрушаемом кристалле оптической памяти 5D размером не больше мелкой монетки. Носитель уже размещён в защищённом подземном хранилище для возможного будущего возрождения человечества. Разработчики утверждают, что он выдерживает температуру до 1000 °C, космическую радиацию и прямые ударные нагрузки в 10 тонн на см².

Источник изображения: University of Southampton

Разработанные в Исследовательском центре оптоэлектроники в Саутгемптоне кристаллы памяти 5D используют сверхбыстрые лазеры для записи данных в «наноструктурированные пустоты, ориентированные внутри кремния» размером до 20 нм. 5D в названии подчёркивает, что новая технология использует два оптических измерения и три пространственные координаты для записи по всему объёму носителя. Разработчики утверждают, что их метод позволяет достичь беспрецедентной плотности данных до 360 Тбайт на одном кристалле (в некой самой крупной версии) без потери информации на протяжении миллиардов лет.

Учёные верят, что в далёком будущем, когда наука позволит реконструировать организмы по ДНК, карта генома, хранящаяся в этом вечном кристалле, может стать надёжным чертежом для возрождения человеческой цивилизации. Помимо генома человека, кристаллы также могут сохранять геномы исчезающих видов растений и животных, которые сегодня сталкиваются с экзистенциальными угрозами из-за изменения климата, потери среды обитания и других экологических кризисов.

Исследователи уже поместили первую из резервных копий геномных кристаллов в подземный архив соляной шахты в Гальштате, Австрия. Возрождение видов, населяющих Землю из этих вечных кристаллов данных больше похоже на научно-фантастическую концепцию. Тем не менее, хочется верить, что наши потомки, захвативший планету ИИ или другая форма разумной жизни расшифрует человеческий геном через миллиарды лет после гибели человеческой цивилизации.

Источник изображения: techspot.com

Разработчики утверждают, что спроектировали носитель информации таким образом, чтобы другие разумные существа могли эту информацию извлечь. «Визуальный ключ, начертанный на кристалле, даёт нашедшему знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», — заявил руководитель исследования профессор Питер Казански (Peter Kazansky).

Ключ изображает базовую молекулярную структуру пар оснований нуклеиновых кислот ДНК, знаковую структуру двойной спирали, и перекликаются со знаменитыми диаграммами Pioneer Plaque с информацией о человечестве для других цивилизаций, которые NASA размещало на своих межзвёздных зондах.

Источник изображения: space.com

Запись информации в ДНК обещает кардинально повысить плотность цифровых архивов, а способность этих молекул воспроизводить последовательности нуклеотидных оснований сравнима с редактированием и исполнением кода. До недавних пор учёным удавалось либо одно, либо другое, что далеко от идеала — создания биокомпьютеров для одновременного хранения и обработки информации. Учёные из США утверждают, что у них появилось решение.

Источник изображения: Pixabay

По словам исследователей из Университета Северной Каролины (NC) и Университета Джонса Хопкинса (Johns Hopkins University), они создали буквально предшественника всех ДНК-компьютеров будущего — систему, которая обеспечивает полный набор вычислительных функций с использованием цепочек нуклеиновых кислот, таких как хранение, считывание, стирание, перемещение и перезапись данных, а также управление этими функциями, как это делает обычный программируемый компьютер.

«Считалось, что, хотя хранение данных в ДНК может быть полезным для долгосрочного хранения информации, было бы трудно или невозможно разработать ДНК-технологию, которая охватывала бы весь спектр операций, присущих традиционным электронным устройствам, — поясняют авторы работы. — Мы продемонстрировали, что эти технологии, основанные на ДНК, жизнеспособны, потому что мы их создали».

В основе разработки лежит технология упорядоченного или даже иерархического распределения ДНК, тогда как обычно учёные работали с ДНК, свободно плавающими в растворах. Для этого учёные создали разветвлённую «волокнистую» структуру из такого полимера, как дендриколлоид диаметром 50 мкм. ДНК как бы вплетались в древовидную структуру нитей полимера, что позволяло, например, упростить стирание и перезапись заданных участков подобно работе с жёстким диском.

При этом чтение не разрушало информацию (ДНК), так как она извлекалась из основы с помощью воспроизведения нужных участков в РНК — естественной функции, миллиарды лет присущей механизму дупликации с использованием ДНК. Одним из важнейших открытий стал найденный учёными способ отличать ДНК от основания (от волокон, в которые вплетены эти молекулы). Далее учёные показали, что с этими данными (с нуклеотидными основаниями) можно производить вычисления, как на обычном компьютере.

Искусственное старение образцов показало, что при температуре 4 °C информация может сохраняться до 6000 лет, а при заморозке до -18 °C — до 2 млн лет. В одном кубическом сантиметре предложенная основа — дендриколлоид — сможет хранить до 10 Пбайт данных. Это хорошая заявка на расширение ёмкостей для длительного хранения архивов, которые смогут пережить не одну цивилизацию на Земле.

Компания по управлению корпоративной информацией Iron Mountain специализируется на управлении записями, уничтожении информации, резервном копировании и восстановлении данных. По данным компании, около пятой части жёстких дисков с музыкальными архивами, которые Iron Mountain получает от медиаиндустрии для обслуживания, полностью вышли из строя. Многие уникальные записи могут быть утеряны навсегда, если не было сделано резервной копии на другом носителе.

Источник изображения: unsplash.com

Миграция на жёсткие диски с ленточных накопителей началась в 2000-х годах с ростом популярности форматов многоканального звука и появлением музыкальных игр, таких как Guitar Hero. Эти технологии потребовали от музыкальных лейблов ремастеринга множества старых треков, в процессе которого обнаружилось, что аналоговые записи на лентах, которые использовались для хранения оригинальных записей, начали портиться, а некоторые вообще не воспроизводились.

Даже если записи на лентах оказывались в полной сохранности, возникала проблема отсутствия совместимого оборудования для их воспроизведения. В результате музыкальная индустрия сосредоточилась на переносе своих архивов с аналоговых магнитных лент на цифровые носители, такие как жёсткие диски.

Однако, как и ленты, жёсткие диски также портятся — большинство коммерческих накопителей рассчитаны на срок службы всего от трёх до пяти лет. Даже при хранении в самых оптимальных условиях архивные накопители в конечном итоге выйдут из строя. К сожалению, чаще всего студия обращается к архивам только для поиска оригинальных мастер-записей для коммерческого использования. Часто оказывается, что информация на архивном жёстком диске не подлежит восстановлению.

«Так грустно видеть, как в студию поступает жёсткий диск в совершенно новом корпусе с упаковкой и бирками, — говорит глобальный директор по стратегическим инициативам и росту Iron Mountain Media & Archive Services Роберт Кошела (Robert Koszela). — Рядом с ним — внешний защищённый корпус с жёстким диском. Внешне всё в порядке. И оба они — кирпичи».

Исследователи постоянно работают над новыми технологиями хранения архивных данных. Сообщается даже о стартапе, разрабатывающем носители со сроком службы 5000 лет. Однако до появления этих носителей по доступным ценам единственное, что можно сделать, чтобы обеспечить целостность цифровых архивов, — полностью перезаписывать их на новые накопители каждые три-пять лет.

Компания Iodyne представила портативный SSD Iodyne Pro Mini, который может стать настоящей находкой для профессионалов, работающих с видео и другими объёмными данными. Размером не больше iPhone, этот накопитель способен на стабильную передачу данных со скоростью 3 Гбайт/с благодаря ультразвуковой системе охлаждения Frore AirJet Mini Slim.

Источник изображения: Iodyne

Помимо высокой скорости передачи данных, как сообщает The Verge, Iodyne Pro Mini также делает ставку на безопасность и удобство использования. SSD оснащён опциональной функцией отслеживания местоположения, которая работает как с Apple Find My, так и с сетью Find My Device от Google. В отличие от устройств Apple, у накопителя Iodyne Pro Mini нет технологии UWB для точного поиска, но он и не использует сменные батареи, а полагается на аккумулятор, который автоматически заряжается при подключении к источнику питания. Разблокировка накопителя осуществляется с помощью NFC и технологии Passkeys, гарантируя быстрый и безопасный доступ к данным без необходимости подключения к интернету. Для обеспечения высокой степени защиты данных предусмотрено шифрование XTS-AES-256.

Источник изображения: Iodyne

Как подчёркивает один из президентов компании Iodyne Майк Шапиро (Mike Shapiro), Iodyne Pro Mini разрабатывался с прицелом на профессионалов в области кино и телевидения, которым требуется надёжное и высокопроизводительное устройство для работы с большими объёмами данных. Для этого была разработана собственная прошивка и процессор, применены отборные чипы памяти NAND и система охлаждения Frore AirJet.

Интересной особенностью является функция самоочистки, встроенная в систему охлаждения — AirJet может менять направление воздушного потока, чтобы продувать фильтры от пыли. Однако «накопитель не может определить загрязнение фильтра напрямую, — объясняет Шапиро, — но зато способен анализировать данные с различных датчиков и запускать очистку, когда система охлаждения начинает работать с повышенной нагрузкой».

Источник изображения: Iodyne

Iodyne Pro Mini будет доступен в двух вариантах — на 4 Тбайт за $1495 и на 8 Тбайт за $2195. Эти цены могут показаться высокими, но производитель утверждает, что такая стоимость оправдана уникальными характеристиками и инновациями. Устройство уже доступно для предзаказа, а первые поставки начнутся в первом квартале 2025 года.

Как отметил Шапиро, «это не просто оболочка вокруг M.2 SSD», а полностью уникальное решение, созданное с нуля. Кроме того, Pro Mini станет первым SSD с E-Ink дисплеем, на котором отображается объём свободного места, время последнего использования, имя проекта и любая другая информация, которую пользователь захочет на нём хранить.

Учёные из Германии первыми продемонстрировали возможность хранения целых последовательностей битов в цилиндрических магнитных доменах размером всего 100 нанометров. Благодаря этому можно будет создавать новые типы хранилищ данных и датчиков, а также магнитные устройства для создания нейронных сетей.

Источник изображения: hzdr.de

Группа исследователей из Центра Гельмгольца Дрезден-Россендорф (HZDR), Хемницкого технического университета, Дрезденского технического университета и Исследовательского центра Юлиха впервые продемонстрировала возможность хранения не только отдельных битов, но и целых битовых последовательностей в крошечных цилиндрических нанообластях, передаёт ресурс TechPowerUp.

Профессор Олав Хеллвиг (Olav Hellwig) из HZDR объясняет концепцию цилиндрического магнитного домена, также называемого «пузырьковым доменом», как небольшую цилиндрическую область в тонком магнитном слое. Его спины, собственные моменты импульса электронов, создающие магнитный момент в материале, направлены в определённом направлении, что приводит к образованию намагниченности, отличной от остальной среды окружения.

Исследователи уверены, что подобные магнитные структуры обладают огромным потенциалом для спинтронных приложений. При этом ключевым элементом являются доменные стенки, формирующиеся на границах цилиндрического домена. Именно в этих областях происходит изменение направления намагниченности, что может быть использовано для кодирования битов информации.

Стремясь преодолеть ограничения плотности данных современных жёстких дисков, расширяя возможности хранения в трёхмерном пространстве (3D), команда Хеллвига использовала многослойные магнитные структуры, состоящие из чередующихся слоёв кобальта и платины, разделённых слоями рутения. Эти структуры были нанесены на кремниевые подложки, образуя синтетический антиферромагнетик с вертикальной структурой намагниченности.

Далее была применена концепция памяти «racetrack» (гоночная трасса), где биты расположены вдоль этой трассы как нити жемчуга. «Уникальность разработанной нами системы заключается в возможности контролировать толщину слоёв и, следовательно, их магнитные свойства. Это позволяет адаптировать магнитное поведение синтетического антиферромагнетика для хранения не только отдельных битов, но и целых последовательностей битов в форме зависящего от глубины направления намагниченности доменных стенок», — объясняет Хеллвиг.

Результаты исследования немецких учёных открывают перспективу создания новых магниторезистивных датчиков и спинтронных компонентов. Кроме того, такие сложные магнитные нанообъекты имеют большой потенциал для реализации в нейронных сетях, что помогло бы хранить и обрабатывать информацию подобно человеческому мозгу. Результаты труда опубликованы в журнале Advanced Electronic Materials.

ДНК — значительно более плотный носитель данных, чем что-либо, что создали люди, но проблема в том, что этот носитель крайне хрупкий. Для её решения учёные решили воспользоваться ещё одним достижением природы и создали искусственный янтарь, способный защитить хранящиеся в ДНК данные в течение длительного времени.

Источник изображений: news.mit.edu

Один грамм ДНК способен хранить до 215 Пбайт (215 млн гигабайт) данных — объёма с обувную коробку хватило бы на весь интернет. Это побудило учёных начать экспериментировать с записью данных в ДНК и их последующим считыванием, но необходимо обеспечить и их сохранность. Поэтому исследователи Массачусетского технологического института (США) создали своего рода искусственный янтарь, способный обеспечить защиту ДНК в течение длительного времени, а также последующее считывание данных. Это термореактивный материал — при нагревании он становится стекловидным твёрдым веществом, а при необходимости разрушается под воздействием химических соединений.

Учёные создали смесь мономеров, которые формируют сферические комплексы ДНК внутри и имеют водоотталкивающий слой снаружи — он нужен, потому что влага может повредить ДНК. Смесь нагревается и образует стекловидный блок, а ДНК с сохранёнными данными остаётся внутри. Когда возникает потребность считать эти данные, искусственный янтарь подвергается воздействию цистеамина — вещества, который его разрушает. После этого применяется детергент (моющее средство) под названием SDS, который отделяет ДНК, не повреждая её. Технологии присвоили название T-REX (Thermoset-REinforced Xeropreservation).

На испытаниях учёные успешно применили технологию T-REX для хранения последовательностей ДНК различной длины при температурах до 75 °C. На тестовые последовательности они записали изданную Авраамом Линкольном «Прокламацию об освобождении рабов», логотип Массачусетского технологического института и музыкальную тему из фильма «Парк юрского периода» (Jurassic Park). Когда ДНК извлекли и секвенировали, ошибок обнаружено не было. Сейчас на процесс T-REX требуются несколько часов, и учёные говорят, что его можно оптимизировать. Едва ли накопители на основе ДНК когда-нибудь появятся в потребительских компьютерах, но для долгосрочного архивного хранения данных она может оказаться полезной.

Компания SK hynix разработала новый тип мобильной флеш-памяти Zoned UFS (ZUFS) 4.0, предназначенный для ускорения выполнения задач, связанных с работой ИИ-алгоритмов на смартфонах и других мобильных устройствах.

Источник изображения: SK hynix

ZUFS 4.0 — это тип флеш-памяти NAND, которая оптимизирует управление данными на устройствах с технологиями искусственного интеллекта. Достигается это за счёт классификации и хранения данных, связанных с ИИ, в определённых зонах устройства хранения в соответствии с характеристиками смартфона. Такой метод целевого хранения данных, в отличие от обычной флеш-памяти UFS, повышает скорость и эффективность доступа к данным для операционной системы смартфона, а также для приложений искусственного интеллекта.

SK hynix заявляет, что флеш-память ZUFS 4.0 ускоряет запуск приложений на смартфонах до 45 % по сравнению с обычной флеш-памятью UFS. Кроме того, новая технология значительно снижает процесс деградации производительности операций чтения и записи, продлевая жизненный цикл устройства хранения данных на 40 %.

Компания сообщает, что приступила к разработке флеш-памяти ZUFS в 2019 году, предвидя растущий спрос на высокопроизводительные решения хранения данных для искусственного интеллекта на мобильных устройствах.

SK hynix начнёт массовое производство флеш-памяти ZUFS 4.0 в третьем квартале 2024 года.

Компания Huawei разрабатывает инновационную технологию магнитоэлектрических дисков для архивирования данных с кодовым названием OceanStor Arctic. Впервые об этой разработке производитель упомянул в ходе международной выставки электроники MWC 2024. Отмечается, что новая технология хранения данных позволит на 20 % снизить общую стоимость подключения по сравнению с магнитными лентами и на 90 % снизить энергопотребление по сравнению с жёсткими дисками.

Источник изображения: Huawei

По словам Huawei, магнитоэлектрический диск (MED) представляет собой инновационную разработку в области магнитных носителей. Первое поколение MED будет предлагаться в виде дисков большой ёмкости. Общая ёмкость серверной стойки на базе таких дисков составит более 10 Пбайт. При этом её потребляемая мощность будет ниже 2 кВт. Первое поколение дисков MED будет предназначено для архивного хранения данных. Такие диски должны появиться в продаже примерно в первой половине 2025 года.

Портал Tom’s Hardware в качестве сравнения приводит типичную серверную стойку формата 42U, которая может вмещать до 288 жёстких дисков, общим объёмом до 8,64 Пбайт, если в расчёт берутся, например, новейшие жёсткие диски Seagate с технологией магнитной записи с подогревом (HAMR) объёмом по 30 Тбайт каждый. Общее энергопотребление такой стойки составит около 2,88 кВт.

Как пишет Block and Files, MED — это совершенно новая технология. Тот факт, что Huawei использует при её упоминании термин диск, а не накопитель, может говорить о том, что носитель MED, скорее всего, содержит вращающийся внутренний элемент (или элементы), а также головку (головки) для чтения и записи. Huawei пока не вдаётся в детали своей разработки, поэтому размеры накопителя неизвестны. Совсем необязательно, что он будет выполнен в привычном формфакторе 3,5 дюйма, в котором выпускаются актуальные модели жёстких дисков от Seagate, Toshiba и Western Digital.

Также отмечается, что в основе технологии MED лежит магнитоэлектрический эффект, создающий связь между магнитными и электрическими свойствами материала. Как это будет применяться в случае с вращающимися дисками — неизвестно.

Китайские учёные обещают воплотить в жизнь то, над чем десятилетиями бились японские разработчики. Японцы перестали бороться за оптические носители после выпуска четырёхслойных дисков Blu-ray объёмом 128 Гбайт. Опытные разработки далеко преодолевали этот рубеж, но они так и не вышли из лабораторий. Перспективные китайские оптические диски тоже пока находятся на стадии экспериментов, но они уже на старте совершили невероятный прорыв.

Источник изображения: www.scmp.com

Как сообщается в свежей статье в журнале Nature, перспективный китайский оптический диск совпадает по размерам с обычными дисками DVD как по толщине (что важно!), так и по диаметру. В то же время он имеет по 100 записывающих слоёв на каждую сторону. Слои отделены друг от друга прозрачным слоем толщиной всего 1 мкм. В 100-слойном диске разработки Hitachi, например, было всего по 50 слоёв на сторону с разнесением записывающих слоёв на 60 мкм. Можно только подивиться, чего смогли добиться китайские учёные.

На одном диске, разработанном китайскими учёными, можно записать 1,6 петабит (200 Тбайт) информации. Это почти на порядок больше, чем способны вместить современные жёсткие диски. Таким образом, даже небольшая стопка таких дисков сможет вместить информацию целого центра обработки данных.

Как и Hitachi, учёные из Шанхайского университета науки и технологий, Пекинского университета, а также Шанхайского института оптики и точной механики и Ключевой лаборатории фотохимии Китайской академии наук использовали для записи фемтосекундный лазер. Однако перед ними стояла намного более трудная задача, чтобы данные записывались в намного большем объёме диска.

В аннотации к статье в Nature, в частности, сказано: «Мы разработали оптический носитель записи на основе фоторезистивной плёнки, легированной эмиссионным красителем, индуцирующим агрегацию, который можно оптически стимулировать фемтосекундными лазерными лучами. Эта плёнка обладает высокой прозрачностью и однородностью, а явление эмиссии, индуцируемой агрегацией, обеспечивает механизм хранения».

Источник изображения: Nature 2024

Проще говоря, благодаря комбинации молекул в фоторезистивной плёнке, реагирующей на свет, происходит фиксация красителя под воздействием импульсов лазера. Технология пока не готова к коммерческой эксплуатации и нуждается в доработке как с точки зрения увеличения скоростей записи/чтения, так и с позиций разработки устройств для записи и чтения. Однако китайские диски имеют большой потенциал в сфере архивирования данных: учёные заявляют, что они смогут прослужить от 50 до 100 лет, и при этом они потребляют энергию только при записи и чтении, но не в простое.

До сих пор ни один подобный проект не дошёл до стадии рыночных изделий. Однако мир нуждается в подобных сверхъёмких и экономных носителях данных. Искусственный интеллект обещает породить такой поток информации, с которым мы до сих пор не сталкивались, а потребление ЦОД уже отбирает из национальных энергосетей единицы процентов электрогенерации. Дальше жить с этим станет ещё сложнее и лучше не доводить до крайностей.

Сообщается, что фонд Arch Mission Foundation готовит к отправке на Луну уникальный носитель для хранения в течение миллиардов лет данных о Земле и земной цивилизации. Подобные архивы планируется разбросать по другим небесным телам Солнечной системы, чтобы в далёком будущем люди смогли прикоснуться к истории планеты и людей, если по каким-то причинам на самой Земле эти данные будут утеряны.

Источник изображения: Pixabay

Следует сказать, что это не первая попытка фонда сохранить память о людях и Земле. Ранняя версия архива в виде 5-слойного диска была отправлена в космос в бардачке автомобиля Tesla Roadster, который компания Илона Маска запустила в качестве доказательства способности доставлять полезную нагрузку на орбиту Марса. Второй архив в виде 25-слойного носителя был отправлен на Луну в израильском спускаемом аппарате Beresheet, но тот разбился при посадке.

Очередной накопитель фонда также должен был быть доставлен на лунную поверхность, что планировалось совершить на спускаемом аппарате Peregrine Mission One компании Astrobotic. Однако компания затянула с изготовлением аппарата, а потом произошёл взрыв на ракете-носителе Vulcan Centaur компании United Launch Alliance (UAL), которая готовит его запуск. Тем самым начало миссии задержалось больше чем на год, но возможно, состоится в ноябре этого года.

Носитель Arch Mission Foundation представляет собой 120-мм 4-граммовый диск в специальном картридже. Четыре верхних слоя содержат инструкцию в текстовом и графическом виде, как самому собрать DVD-проигрыватель. Это примерно 60 тыс. страниц, доступных для чтения с оптическим увеличением от 100 до 200 крат. Эта информация поможет читателю извлечь и интерпретировать данные, записанные на остальных 21 слоях уже как на DVD-диске.

Содержание первых слоёв также включает в себя учебник, состоящий из тысяч страниц, на которых раскрываются значения более миллиона слов и понятий на многих языках. Кроме того, в него входят коллекции знаний по многим предметным областям, например, набор жизненно важных статей из «Википедии».

25-слойный носитель Arch Mission Foundation

Каждый слой DVD-диска содержит свыше 100 Гбайт сжатых цифровых данных или более 200 Гбайт в распакованном виде. В набор для архива включены англоязычная «Википедия», книжная библиотека Project Gutenberg, интернет-архив, информация о почти 7000 языках мира с полным набором данных PanLex и многое другое.

Особняком стоят данные об известном фокуснике-иллюзионисте Дэвиде Копперфильде (David Copperfield). Он является одним из спонсоров проекта и позаботился, чтобы о нём было как можно больше данных в архиве, включая описание всех его знаменитых фокусов.

Наличие производительной видеокарты и ЦП необходимо для обеспечения комфортного игрового процесса. Однако крупные релизы этого года указывают на то, что SSD-накопитель большой ёмкости является не менее важным компонентом, о наличии которого следует позаботиться геймерам.

Источник изображения: 11333328 / Pixabay

Ярким примером такой необходимости является недавно выпущенная Star Wars Jedi: Survivor, которая занимает около 130 Гбайт дискового пространства. Тенденция к росту объёма игр стала раздражать не только пользователей, у которых медленное интернет-соединение, но и людей, имеющих ограниченный объём пространства для хранения.

Недавний опрос в Steam показал, что чуть менее половины пользователей сервиса располагают более 1 Тбайт дискового пространства. При этом 23,18 % пользователей сервиса работают с накопителями ёмкостью от 250 Гбайт до 499 Гбайт, а 16,62 % пользователей — от 750 Гбайт до 999 Гбайт. Также отмечается, что у большинства участников упомянутого опроса есть лишь от 100 до 249 Гбайт свободного места. Это означает, что пользователям из второй группы придётся удалить большую часть данных, чтобы установить некоторые из крупных релизов года. Помимо Star Wars Jedi: Survivor, к таким играм относятся Forspoken (120 Гбайт), Redfall (100 Гбайт), The Last of Us Part 1 (100 Гбайт) и Atomic Heart (90 Гбайт).

Игры уже давно поглощают значительную часть дискового пространства, имеющегося в распоряжении рядовых пользователей. Рекордсменом в этом плане является Call of Duty: Modern Warfare (более 200 Гбайт), для взаимодействия с которой геймеры нередко покупали отдельный накопитель SSD. В этот список также входят Borderlands: 3 The Director's Cut (135 Гбайт), Red Dead Redemption 2 (120 Гбайт), Final Fantasy XV (110 Гбайт) и др.

По данным Steam, в среднем пользователи сервиса в США загружают игры со скоростью 12 Мбайт в секунду. Это означает, что для скачивания игры размером 150 Гбайт потребуется 3 часа 28 минут. Загружать такие объёмы данных также весьма проблематично для пользователей с тарифами, предполагающими ограничения по трафику. Тем не менее, покупка вместительного SSD-накопителя выглядит не менее важной, чем приобретение производительной видеокарты.

Природа придумала поразительное по плотности хранения данных решение — ДНК. Всю информацию из интернета, включая бесконечные фотографии котиков, можно записать на ДНК в объёме коробки для котика средних размеров. Учёные давно пытаются повторить этот трюк и у них даже есть успехи.

Источник изображения: Pixabay

Используя для кодирования данных на ДНК только четыре природных азотистых основания в объёме коробки для обуви можно записать 215 Пбайт данных. Но если синтезировать искусственные азотистые основания и довести их до 11 базовых кодов, то объём хранимых в «коробке» данных можно удвоить! При должном подходе эта информация может храниться миллионы лет в отличие от данных на жёстких дисках и SSD. Когда-нибудь это произойдёт, но пока исследователи решают ряд связанных с записью на ДНК проблем, в частности, это проблема разрушения данных при многократном обращении к ним и, как следствие, нарастание ошибок и потеря данных.

В новой статье в журнале Nature группа исследователей предложила интересную методику защиты и маркировки информационного ДНК-носителя, которая защищает носитель от разрушения в процессе чтения, а также облегчает сортировку ДНК-файлов и ведёт к созданию роботизированных библиотек.

Сегодня в базовом процессе работы с записанной на ДНК информацией всё происходит следующим образом: в «суп» из ДНК-носителей подаётся затравка — праймер — которая запускает реакцию ПЦР (полимеразная цепная реакция) с реплицированием нужного «файла». Каждый «файл» — это записанная нить ДНК, помеченная определённым образом, и праймер цепляется к ней и запускает процесс тиражирования. Современным инструментам по расшифровке ДНК нужны миллионы одинаковых последовательностей, чтобы надёжно расшифровать один «файл». Каждое такое «чтение» вносит ошибки и, в конечном итоге, разрушает информацию. Наконец, становится трудно работать с несколькими «файлами» одновременно.

Чтобы избежать всего этого учёные придумали заключать файл-ДНК в полимерную капсулу, но не просто так, а только при нагреве до температуры выше 50 °C. Процесс ПЦР запускается при меньшей температуре, затем при нагреве исходный «файл» прячется в капсулу и дальше всё идёт без него. Это позволяет защитить исходные данные в процессе чтения (реплицирования), а также даёт возможность присвоить каждому «файлу» свою метку — в данном случае это флюоресценция разных оттенков.

Свечение даёт возможность роботизировать каталогизацию и последующий отбор файлов — это путь к созданию библиотек. Для чтения реплицированных ДНК систему достаточно остудить и выделить из неё всё, что воспроизвелось в процессе ПЦР. Исходный ДНК-носитель в таком случае остаётся незатронутым в процесс ПЦР и не вносит в свою структуру ошибки, а цветовая метка, по которой его можно сортировать, остаётся при нём.

Микрокапсулы с ДНК, помеченные флюоресцирующими метками, под микроскопом. Источник изображения: Tom de Greef

По словам исследователей, предложенная методика позволяет считывать до 25 файлов одновременно, и теряет только 0,3 % файла после трёх считываний, а не 35 %, как при использовании существующих методов.

«Теперь остается только ждать, когда стоимость синтеза ДНК снизится еще больше, — сказал Том де Гриф (Tom de Greef), ведущий автор исследования. — Тогда техника будет готова к применению».