O holografskim sistemima za skladištenje podataka

Sredstva u kojima se svetlost koristi za skladištenje i iščitavanje podataka više od dve decenije predstavljaju jednu od glavnih tehnologija za čuvanje i prenos podataka. Kompakt diskovi kakve danas poznajemo su početkom osamdesetih godina XX veka uneli revoluciju u skladištenju podataka, omogućivši da do tada nezamislivih 753 MB podataka bude upisano na disk prečnika tek 12 cm i debljine od svega 1,2 mm, dok je pojava DVD-ova krajem 1996. označila još jedan krupan pomak u pogledu njihovog kapaciteta (4.7 GB) – danas, “Blu-ray” diskovi omogućavaju upis i do 50 GB podataka na jednom disku. Ipak, iako ovi konvencionalni mediji za skladištenje podataka možda trenutno zadovoljavaju današnje potrebe, činjenica je da ubrzano i stalno povećanje količine informacija kojima je potrebno manipulisati nameće imperativ razvoja sve moćnijih tehnologija za skladištenje podataka. (Na primer, po jednoj studiji Univerziteta u San Dijega pod nazivom How Much Information?, samo američka domaćinstva su u 2009. godini konzumirala 3,6ZB informacija). Na ovim konvencionalnim medijima se bitovi informacija upisuju samo na površini datog medija, što ima svoja fizička ograničenja, a kako bi se kapacitet značajnije neophodna je tehnologija koja omogućava upis informacija i ispod površine, čime bi se iskoristila čitava zapremina datog medija. To je i razlog zbog kog se veći broj kompanija upustio u razvoj novog optičkog metoda za skladištenje podataka poznatog kao “holografski zapis”, koje bi potencijalno omogućilo trodimenzionalno upisivanje podataka i skladištenje veće količine informacija na manjem prostoru, uz zadovoljavajuću brzinu prenosa podataka.

Mrvica istorije

Princip holografije otkrio je još krajem četrdesetih godina mađarski fizičar Denis Gabor (Dennis Gabor), što je došlo kao neočekivani rezultat njegovog rada na usavršavanju modela elektronskog mikroskopa britanske kompanije “Tomson-Hjuston”. Tokom svojih istraživanja, Gabor je umesto elektronskog upotrebio svetlosni zrak, što je za rezultat imalo prvi hologram ikada stvoren. Ipak, puni razvoj holografije morao je da sačeka otkriće lasera 1960. godine, što je kasnije omogućilo naučnicima sa Univerziteta u Mičigenu da nastave Gaborov rad i upotrebom lasera proizvedu prve trodimenzionalne slike. Uporedo s tim je ranih šezdesetih godina naučnik Piter J. van Hejrden (Pieter J. van Heerden) razvio ideju o upotrebi holografije za skladištenje podataka, ali su visoki troškovi izrade i primene i tadašnja ekspanzija poluprovodnika i magnetskih memorija uticali su na to da je rad na razvoju ove tehnologije obustavljen i ostavljen za budućnost.

Kako to radi?

A ta budućnost je došla s početkom XXI veka, kada su haj-tek super-teškaši IBM i “Bell Labs” obnovili interesovanje za razvoj holografskih diskova i sistema za holografsko memorisanje (HDSS). Iako se prototipovi sistema koje su ove dve firme razvile donekle razlikuju, osnovne komponente koje svaki HDSS mora imati jesu:

  • plavo-zeleni argonski laser
  • razdelnici laserskog zraka
  • ogledala za usmeravanje zraka
  • LCD panel (prostorno-svetlosni modulator)
  • sočiva za fokusiranje zraka
  • litijum-niobatski kristal ili fotopolimer
  • CCD detektori

Hologram se pravi, ili bolje reći zapisuje, interferencijom dva talasa – objektnog i referentnog. Po ispaljivanju plavo-zelenog zraka, razdelnik deli zrak na dva zraka. Prvi zrak, objektni ili signalni zrak, nastavlja pravo, odbija se od ogledalo i prolazi kroz prostorno-svetlosni modulator, odnosno LCD panel koji prikazuje stranice sirovih binarnih podataka u vidu svetlih i tamnih polja. Signalni zrak dalje prenosi informacije sa stranice binarnog koda sve do foto-senzitivnog litijum-niobatskog kristala ili fotopolimera.  Drugi, referentni zrak, odbija se od razdelnika i kreće drugačijom putanjom do kristala. Kada se ova dva zraka susretnu, interferenciona slika stvorena na taj način utiskuje podatke nošene signalnim zrakom na dato mesto unutar kristala. Podaci su uskladišteni kao hologram, a kako bi se postigla velika gustina zapisa, podaci se zapisuju na istom fizičkom prostoru, ali se upisuju i čitaju na principu multipleksiranja (multipleksiranje znači da se svakom skupu podataka dodeljuje jedinstvena adresa).

Prednost sistema za holografsko memorisanje leži u tome što je ovde čitavoj stranici podataka moguće pristupiti odjednom, a ne bajt po bajt kako je to uobičajeno kod današnjih optičkih uređaja. Kako bi se iščitala i rekonstruisala holografska stranica podataka uskladištena u kristalu, referentni zrak mora biti ispaljen u kristal pod identičnim uglom pod kojim su ti podaci bili upisani. Tokom čitanja, zrak se odbija od kristala i omogućava rekonstruisanje originalne stranice i njeno projektovanje na CDD detektor, koji je zatim interpretira i prosleđuje kompjuteru u digitalnoj formi.

Zašto ih još nema na tržištu?

U protekloj deceniji učinjeni su brojni pomaci u savladavanju tehničkih problema u razvoju holografske memorije, ali ova tehnologija trenutno još uvek nije dovoljno sazrela da bi mogla da konkuriše konvencionalnim memorija i pronašla komercijalno opravdanje koje je preduslov ulaska u masovnu proizvodnju. Kompanija koja je u prvoj deceniji XXI veka bila predvodnik razvoja holografske memorije, “InPhase Technologies” (proistekla iz “Bell Labs”), i pored uspešno razvijenog prototipa i brojnih patenata ipak je izgubila bitku ne toliko s direktnim konkurentima na tržištu optičkih diskova, koliko s industrijom hard diskova, koji su danas pouzdana i jeftina solucija za bekapovanje i prenos podataka. U trenutku kada je 2005. godine “InPhase” počeo s prikazivanjem svog prototipa od 300GB i brzinom prenosa od 20 MB/s  (kodnog imena “Tapestry”), njegov kapacitet je bio u ravni tadašnjih hard diskova; međutim, nekoliko godina kasnije 300GB je predstavljalo samo jednu šestinu kapaciteta hard diskova dostupnih na tržištu. Plan kompanije bio je da podignu kapacitet svojih diskova do 1,6TB i 120 MB/s čime bi mogli biti konkurentni, ali budući da nisu uspeli u tome, izgubili su poverenje investitora, te je kompanija krajem prošle godine dospeli u stečaj. Ipak, drugi veliki igrač na ovom polju, “General Electric”, nastavio je razvoj svojih diskova i sredinom 2011. godine su objavili  da su uspeli da razviju disk kapaciteta 500GB sa brzinom prenosa na nivou “Blu-Ray” diskova.
Ovi proizvođači, kao i neki drugi koji su se isprobali na ovom polju, svoju su pažnju fokusirali na razvoj tehnologije koja se bazira na diskovima standardnog CD/DVD formata kao medija za skladištenje podataka, čime se želela iskoristiti prednost izgradnje na već postojećoj mehaničkoj arhitekturi i infrastrukturi. Međutim, relativno niska brzina upisa u odnosu na visoku cenu, kao i činjenica da su u pitanju samo WORM (write once read many) mediji sa ograničenom primenom, za sada su još uvek nepremostiva prepreka za njihovu pojavu na tržištu. Ipak, u javnosti su se pojavili neki drugi akteri koji su krenuli drugačijim putem. U ovom trenutku najviše obećava kompanija “Access Optical Networks” (AON), koja je početkom 2012. godine objavila da je uspešno razvila nekoliko tehnologija baziranih na volumetrijskim kristalnim medijima koje bi, prema njihovim rečima, omogućile skladištenje više od 1 TB podataka u kristalnoj kocki zapremine 1cm3, uz brzinu prenosa i do 1240 MB/s! Prema rečima Glena Glednija (Glenn Gladney), predsednika i glavnog direktora AON-a, kompanija u ovom trenutku traži strateškog partnera koji bi im pružio podršku u završetku razvoja, a sudeći prema navedenim specifikacijama vrlo je lako moguće da bi njihov uspeh mogao označiti početak tržišnog života holografskih sistema za skladištenje podataka.

Ostavite komentar

Vasa email adresa nece biti objavljena. Obavezna polja su obeležena sa *

Powered by sweet Captcha