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.

Компания Group1 выпустила первый в мире калиево-ионный аккумулятор, выполненный в широко распространённом цилиндрическом форм-факторе 18650. Новинка была представлена в рамках 14-й ежегодной конференции Beyond Lithium, и она может стать важным шагом на пути создания стабильных и экономически выгодных альтернатив привычным литийионным батареям.

Источник изображений: Group1

Калиево-ионные батареи формата 18650 относятся к категории перезаряжаемых аккумуляторов. В качестве носителя заряда в них используются ионы калия, тогда как в литийионных аналогах эту роль исполняют ионы лития. В дополнение к этому представленное изделие выполнено в том же форм-факторе, что и широко распространённые литийионные батареи — диаметр 18 мм и длина 65 мм.

В компании отметили, что инновационная калиево-ионная батарея стала результатом многолетних исследований и разработок. Особого внимания заслуживает впечатляющая производительность представленного источника питания. В ходе серии испытаний было установлено, что он не только оправдал, но и превзошёл ожидания исследователей.

В сообщении сказано, что батарея продемонстрировала выдающуюся долговечность, что говорит о её способности выдержать множество циклов зарядки/разрядки до существенного снижения ёмкости. Эта особенность крайне важна для разных сфер применения, включая электромобили, где долговечность аккумулятора имеет важнейшее значение. Кроме того, калиево-ионный аккумулятор показал высокую энергоёмкость.

Калиево-ионный аккумулятор работает при стабильном напряжении 3,7 В, а значит, его можно использовать в современных электронных устройствах. Он также демонстрирует тенденцию к достижению гравиметрической плотности энергии на уровне 160-180 Вт·ч/кг, что соответствует аналогичному показателю у литий-железо-фосфатных батарей. Высокая плотность хранения указывает на то, что батарея может накапливать значительное количество энергии по отношению к своей массе. Это делает калиево-ионную батарею подходящей для использования в сегментах, где требуется высокая производительность, например, в электромобилях и портативной электронике.

Любопытно, что решение создать калиево-ионный аккумулятор формата 18650 является стратегическим. Поскольку батареи 18650 имеют широкое распространение, калиево-ионный аналог будет совместим с большим количеством современных устройств. В Group1 уверены, что калиево-ионная батарея может стать достойной заменой для литий-ионной и натрий-ионной батарей.

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.

Учёные представили новую технологию хранения энергии, которая использует недорогие материалы: воду, цемент и технический углерод. Дороги и фундаменты домов теперь смогут стать источником энергии в виде углеродно-цементных суперконденсаторов.

Источник изображения: Simone Hutsch/Unsplash

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) и Института биологической инженерии Висса Гарвардского университета разработали инновационный способ хранения энергии, используя воду, цемент и технический углерод (сажу), сообщает BBC. Как выяснилось, технология имеет потенциал для решения проблемы хранения возобновляемой энергии и снижения зависимости от природных ресурсов, таких как литий.

Дамиан Стефанюк (Damian Stefaniuk), один из ведущих исследователей проекта, описал момент, когда впервые загорелся светодиод, подключенный к бетонному суперконденсатору, как «чудесный день». Первоначально многие не верили, что это возможно, но последовательное соединение нескольких суперконденсаторов позволило получить напряжение 3 В, достаточное для питания светодиода. Далее исследователи увеличили напряжение до 12 В и даже смогли запитать портативную игровую консоль.

Источник изображения: Damian Stefaniuk

Суперконденсаторы обладают рядом преимуществ перед литийионными аккумуляторами, так как они заряжаются гораздо быстрее и не подвержены снижению ёмкости со временем. Однако, они также быстро разряжаются, что ограничивает их применение в устройствах, требующих стабильной зарядки в течение длительного времени, таких как смартфоны, ноутбуки или электромобили.

Тем не менее, исследователи видят большой потенциал в применении углеродно-цементных суперконденсаторов для хранения избыточной энергии, получаемых возобновляемыми источниками, главным образом на ветряных и солнечных электростанциях. Это позволит снизить нагрузку на электросеть в периоды, когда не дует ветер и не светит Солнце. Среди возможных вариантов применения указываются создание дорог, накапливающих солнечную энергию для беспроводной подзарядки электромобилей, и фундаментов домов, хранящих энергию для питания жилых помещений.

На данный момент, кубический метр бетонного суперконденсатора может хранить около 300 Вт·ч энергии, что достаточно для питания 10-ваттной светодиодной лампы в течение 30 часов. Исследователи планируют построить более объёмные версии оборудования, в том числе суперконденсатор до 45 кубических метров, способный хранить около 10 кВт·ч энергии, что достаточно для питания целого дома в течение дня.

Однако технология ещё не идеальна. Добавление большего количества технического углерода повышает ёмкость суперконденсатора, но одновременно снижает прочность бетона. Кроме того, производство цемента само по себе является источником до 8 % антропогенных выбросов CO₂ в мире. Тем не менее, исследователи работают над оптимизацией состава бетона и рассматривают возможность использования цемента с низким уровнем выбросов, производимого из побочных продуктов сталелитейной и химической промышленности.

Майкл Шорт (Michael Short), руководитель Центра устойчивой инженерии при Университете Тиссайд в Великобритании, считает это исследование многообещающей инновацией, открывающей множество интересных возможностей использования искусственной среды в качестве носителя энергии. Однако, он также отмечает, что часто новые открытия сталкиваются с проблемами при переходе от лабораторных условий к широкому развёртыванию. Дальнейшие исследования и разработки в этой области могут привести к созданию более эффективных и экологически чистых решений для хранения энергии.

По данным китайской госкомпании China Southern Power Grid Energy Storage, 11 мая в стране начала функционировать первая промышленная станция хранения энергии, использующая натрий-ионные аккумуляторные батареи. Её построили в Наньнине, административном центре и крупнейшем городе Гуанси-Чжуанского автономного районе на юге Поднебесной.

Источник изображения: China Southern Power Grid Energy Storage

По данным источника, ёмкость станции на момент запуска составляет 10 мегаватт-часов, а после того, как будет завершены все этапы её расширения, этот показатель увеличится до 100 мегаватт-часов. В сообщении сказано, что на станции используются натрий-ионные элементы питания ёмкостью 210 А·ч каждый.

Отмечается, что зарядить такой аккумулятор до 90 % можно всего за 12 минут. В общей сложности в состав системы входит 22 тыс. элементов питания. Когда проект выйдет на полную мощность, станция будет отдавать ежегодно 73 тыс. мегаватт-часов энергии в год. Этого достаточно для обеспечения энергией 35 тыс. домохозяйств. При этом выбросы углекислого газа в атмосферу снизятся на 50 тыс. тонн в год.

По данным китайских специалистов, эффективность преобразования энергии в системе хранения на основе натрий-ионных аккумуляторов превышает 92 %. Это сопоставимо с аналогичным показателем традиционных систем хранения энергии на основе литий-ионных элементов, где показатель эффективности обычно составляет 85-95 %.

Отмечается, что к моменту организации крупномасштабных производств натрий-ионных аккумуляторов, цена таких элементов может снизиться на 20-30 %. Этому также будет способствовать дальнейшее совершенствование конструкции элементов питания, улучшение производственных процессов, используемых материалов и др. Конечная цель состоит в том, чтобы за счёт перераспределения максимально снизить стоимость электроэнергии для конечных потребителей.

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.

Системы накопления энергии в сжатом воздухе — это не новость. Первый такой накопитель заработал в Германии в 1978 году, и он всё ещё в строю. Избыток энергии превращается в сжатый воздух и затем расходуется в обратном направлении через турбины. Израильская компания придумала самый дешёвый вариант установки такого рода. Они предложили закачивать воздух в ёмкости на дне моря, где естественное давление воды будет обеспечивать обратную работу.

Источник изображений: BaroMar

Изюминка проекта компании BaroMar — в максимальной дешевизне установки. Поскольку ёмкости для сжатого воздуха будут находиться в толще воды под её давлением, то накопители могут быть относительно низкого качества из стали или бетона. Для ёмкостей на воздухе требования были бы совсем иные. Чтобы ёмкости не всплывали, разработчики предлагают накрывать их шапкой из насыпи обычной скальной породы. Всё это удешевит проект.

Излишки возобновляемой энергии будут подаваться на компрессор, который будет нагнетать давление в ёмкостях на глубине от 200 до 700 м (20–70 атмосфер). Фишка в том, что ёмкости заполняются водой через односторонние клапаны. Когда воздух нагнетается, вода выталкивается из ёмкостей — система накапливает энергию, а когда воздух надо подать по обратному маршруту на генераторы — ночью или в безветренную погоду, то вода естественным давлением на глубине вытеснит его на поверхность по трубопроводу в установки по производству электрической энергии.

По словам BaroMar, КПД установки составит 70 %. Для системы мощностью 100 МВт ёмкостью 1 ГВт·ч при работе 350 дней в году в течение 20 лет стоимость хранения энергии составит $100 за каждый МВт·ч, тогда как конкурирующие предложения не будут дешевле $131 за МВт·ч.

В настоящий момент компания проектирует демонстратор системы хранения ёмкостью 4 МВт·ч на Кипре. Технические вопросы не единственные, которые придётся решать в процессе реализации демонстратора. Есть вопросы к геологии, экологии и правовым последствиям мероприятия.

Добавим, сегодня самая мощная установка по хранению энергии в сжатом воздухе введена в эксплуатацию в Китае. Это система мощностью 100 МВт ёмкостью 400 МВт·ч. КПД установки достигает 70 %. Чтобы его достичь разработчики создали систему рекуперации тепла. Горячий воздух расширяется и лучше преобразует энергию сжатия в работу генераторов (турбин). Но на его сжатие в процессе закачки в ёмкость под давлением 140 атмосфер также расходуется тепло. Китайцы смогли аккумулировать это тепло и использовать для нагрева в процессе расходования сжатого воздуха, благодаря чему достигли высокого КПД.

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.