Объем информации в мире неуклонно увеличивается, требуя надежных способов записи и хранения. В этом отношении ведущую роль играют инновации, представленные китайскими специалистами. В частности, инженеры Китая разработали трехмерную оптическую дисковую память объемом в петабит. Это означает, что на одном таком лазерном диске можно хранить информацию, эквивалентную содержимому 10 тысяч дисков Blu-ray.
С помощью этого удивительного китайского диска можно 20 раз записать все книги Ленинской библиотеки, самого крупного библиотечного хранилища в России. Разработчики отмечают, что их технология позволяет эффективно хранить данные путем объединения наноразмерных дисков в массивы, что особенно важно для крупных центров обработки данных с ограниченным пространством.
Описание этого представлено в статье, опубликованной в престижном научном журнале Nature. В разработке участвовали ученые из Шанхайского университета науки и техники, Пекинского университета, Шанхайского института оптики и точной механики, а также Ключевой лаборатории фотохимии при Академии наук Китая.
По прогнозам аналитической компании International Data Corporation, к 2025 году глобальный объем данных достигнет 175 зеттабайт. Один зеттабайт равен 1 трлн гигабайт, что представляет собой колоссальное число и вызывает удивление своей величиной. Количество данных будет продолжать расти, ставя перед специалистами новые вызовы. По мнению инженеров, строительство огромных серверных центров для хранения всех этих данных является тупиковым путем.
Это не только дорого, но и требует значительных затрат на обслуживание. Серверы потребляют огромные объемы энергии, а высокопроизводительные жесткие диски выделяют много тепла, что требует дополнительных ресурсов на их охлаждение.
По оценкам Международного энергетического агентства, центры обработки данных по всему миру потребляли около 1% всего электричества в 2022 году. Национальное энергетическое управление Китая подсчитало, что общее потребление электроэнергии центрами обработки данных в стране в 2022 году превысило 270 миллиардов киловатт-часов.
Это эквивалентно трём годовым выработкам большей всего на планете гидроэлектростанции «Три Ущелья». С увеличением мощности серверов потребление электроэнергии будет возрастать, поэтому становится важным разработать более эффективные решения для хранения данных, чтобы освободить часть энергии на другие цели.
Китайские ученые предложили новаторское решение: создание максимально компактных, дешевых и легких в обслуживании хранилищ данных. Они разработали чудо-диск, где слои находятся близко друг к другу на всего 1 микрометр, что делает его столь же тонким, как обычный DVD. Минимальные размеры пятна и шаг боковой дорожки составляют 54 нм и 70 нм соответственно.
В то время как обычный DVD имеет только один слой данных, на новом диске от китайских ученых – 100 слоев. Для записи и чтения данных использовались лазерные лучи. Согласно авторам исследования, весь объем данных, когда-либо созданных человечеством, легко поместится в центре обработки данных размером со стадион.
Вэнь Цзин, профессор Шанхайского университета науки и техники, поясняет, что энергия потребуется только при записи или чтении данных, а не при их хранении. Это становится еще одним преимуществом новой технологии. В современных центрах обработки данных данные приходится обновлять каждые 3-10 лет, что делает новую разработку китайских ученых более эффективной и экономичной в плане энергопотребления. Это позволит снизить энергозатраты центров обработки данных и переориентировать энергию на более целесообразные задачи.
Инновационная лазерная технология, разработанная китайскими инженерами, обещает революцию в сфере хранения данных. По словам разработчиков, китайский «чудо-диск» решает ряд проблем, с которыми сталкиваются современные носители информации. Он обладает высокой стабильностью и способен сохранить данные на протяжении 50-100 лет без необходимости переноса на новые устройства, в отличие от традиционных носителей, требующих обновления каждые 5-10 лет. Жесткие диски, которые ранее считались надежными, теперь показывают свою уязвимость к физическим повреждениям и влажности.
Интересно, что идея лазерного компакт-диска родилась еще в 1969 году, когда на его носителе помещалось всего лишь 700 мегабайт данных. С течением времени появились новые форматы дисков, увеличивающие емкость до 15 гигабайт для DVD и до 100 гигабайт для Blu-Ray. Однако, применение традиционных методов достижения большей емкости столкнулось с ограничениями физики, связанными с дифракцией света.
Китайские инженеры разработали 3D-диск, который обещает быть доступным по цене и прост в использовании для обычных пользователей. Это дает возможность расширить возможности хранения данных дома, позволяя создать собственную коллекцию информации в цифровом формате. В настоящее время идут работы над дальнейшим совершенствованием технологии, чтобы в ближайшие годы китайское «чудо-диск» появилось на рынке и стало доступным широкому кругу потребителей.