Подобрени материали с променлива фаза ще увеличат в пъти капацитета на съхранение на компактидисковете и чиповете (източник: University of Arizonа)
Не след дълго микрочиповете и презаписваемите компактдискове ще могат да съдържат сто пъти повече данни. Върху подобна промяна работи екип от учени от Университета в Аризона, който усъвършенства метод за направа на памети с много по-висока плътност чрез сега използваните материали за CD-та и микрочипове.
Начинът, по който се съхраняват цифровите данни, до голяма степен зависи от материала, върху който се записват. При презаписваемите компактдискове и много микрочипове това е нещо, наречено „материал с променлива фаза“ (МПФ).
Пиер Лукас, професор от департамента по материални науки и инженеринг в Университета в Аризона, е получил субсидия от малко над 560 000 долара за подобряване на въпросните материали, съобщи phys.org. Работата на екипа му обещава памети и устройства с много висока плътност на запис, която дори имитира сложността на човешкия мозък.
Науката на CD-тата
Когато „опечем“ един компактдиск, отразяващата част от диска в близост до центъра му става по-тъмна. Тази рефлективна повърхност всъщност е от материал, който променя своята фаза – той се „превключва“ от състоянието на кристал – известно като „1“, към състояние на стъкло, или „0“. По същия начин работят и микрочиповете.
„Всичко, което записвате, непрекъснато се кодира като нули и единици“, казва Лукас. „Когато запазвате даден файл, по същество вие записвате набор от единици и нули, превръщайки малките клетки на компютърния чип или в стъкло, или в кристал“.
Ако се погледне по-тъмната част на компактдиска под лупа, се виждат петна, които са по-светли, и такива, които са по-тъмни. CD-четецът преобразува отразяващите кристали в нули, а по-малко отразяващите стъклени късове – в единици. След това той превежда този код в музика, документи, изображения или друга информация.
Част от изследванията на Лукас са съсредоточени върху разширяване на възможностите за това какви форми могат да придобиват материалите с променлива фаза – вместо да се записват само кристали и стъкълца, данните могат да се кодират чрез половинки кристали и половинки стъкълца, или четвъртинки кристали и четвъртинки стъкълца.
„Това би могло да позволи на потребителите да поставят 10 пъти повече данни върху един компактдиск или микрочип – или пък дори 100 пъти повече данни“, казва професорът. „В бъдеще това, което инженерите ще се опитат да направят, е да възпроизведат структурата на мозъка и механизма за обмен на информация – по начина, по който всеки неврон – т.е. всеки бит – е в комуникация с всеки друг неврон. Това се нарича изкуствена невронна мрежа“.
Да хванеш дрейфа
Тази нова форма на МПФ ще има проблем, характерен за текущите материали с променлива фаза, известен като „дрейф“. За материала е по-благоприятно да съществува в кристално състояние, тъй като то изисква по-малко енергия. Затова той по естествено се стреми към кристалното състояние. Получава се така, че материалът, първоначално кодиран като стъкло, бавно се превръща в кристал.
„Ако състоянието на материала е било 75% кристализирано и с течение на времето то стане 90% кристализирано, то вече няма да съдържа същата информация“, каза Лукас. „Това не е добре за потребителя“.
Дрейфът се получава, защото текущите МПФ са крехки – при прехода от кристал към стъкло те стават по-флуидни и по-малко стабилни в крайното си състояние. Сега Лукас се опитва да създаде форма на МПФ, която показва „крехък до силен“ преход, което означава, че материалът остава флуиден (крехък), когато променя фазата си, но в крайното състояние остава много здрав и стабилен.
„На компютъра си искате чипът с памет да работи много бързо, което означава, че искате тази промяна да бъде наистина бърза – тя се случва около милиард пъти в секунда“, казва Лукас. „Това означава, че процесът на превключване между състоянията на кристал и стъкло трябва да бъде наистина бърз. А това може да се случи бързо, само ако атомите са в много течно състояние. Но когато [материалът] се охлажда, вие искате да е много твърд – да формира стъклена памет, която е стабилна.“
Стабилността, осигурена от новоразработвания метод, ще позволи използването на по-широк спектър от крайни състояния за памети, които съдържат много повече информация – и ще позволи ултра-бърза обработка на информацията, подобна на тази при човешките неврони.
Естествено е, че дисковете са за архивни цели, а не за ежедневна работа. Иначе наличната в момента CD технология е калпава и информацията се разваля бързо. То и затова хората престанаха да ги купуват. Но новите дискове току виж са вече по-използваеми, защото могат да са по-качествени.
Флаш-паметта има и по-висока скорост на четене и запис, като циклите и на четене са почти неограничени, затова съм поддръжник на идеята след няколко години, когато цената на флаш-паметта падне още, филмите да не се продават на блу-рей дискове, а на SD-карти. Преди време имах филми и музика на дискове, но ги изхвърлих, защото от прах и драскотини се бяха повредили непоправимо.
Забравих да спомена и цифровите фотоапарати. Някак си не виждам как вътре ще се въртят компактдискове или някой безкрайно ще прехвърля данните си от SD-карта на CD и обратно.
Човек лесно може да си сложи SD-карта или флашка (с преходник) на смартфона, лаптопа или на настолния компютър, но досега не съм видял нито един човек да прави опити да свързва смартфона си към четец на CD-та. Това ще е меко казано смешно. Чиповете са по-скъпи, но когато ти изчезнат данните от диска, по-високата цена изглежда не толкова важна. При прагматичността чиповете побеждават CD-тата.
CD-тата са свръх евтина технология за разлика от чиповете. Много по-разумно е да имаш 3 sd карти и 10 диска, вместо 20 sd карти. Но наистина освен капацитетът трябва да им подобрят и защитата. Може пък самите CD устройства да ги модернизират, че да полират CD-тата при нужда…
Но всъщност истината е, че нито чиповете, нито CD-тата са добри за сегашната ИТ индустрия. Само интернет с облачно съхранение, че да няма скрити данни и да има бизнес с лични данни и не само данни… И да има месечно доене на ползвателите дори за данни, които с години не ползват.
CD-тата са остаряла технология. Дори да им увеличат плътността 10 000 пъти, пак ще се надраскват и напрашват лесно, а при чиповете има начини за избягване на грешките с по-добри контролери, чиповете са бъдещето.