Stále výkonnější chytré telefony, superpočítače, tablety i veškerá další elektronika dohromady zaplavují náš svět daty. Ohromným množstvím dat, která je nutné někam uložit. Výzkumné týmy si teď lámou hlavy tím, jak uložit co nejvíce dat v co nejmenším prostoru s co nejmenší spotřebou energie.
S významným průlomem přichází tým britské Manchesterské univerzity, který vedli David Mills a Nicholas Chilton. Jejich výzkum právě publikoval časopis Nature. Britům se podařilo prokázat, že magnetická hystereze, což je fyzikální paměťový jev, který je základem mechanismů ukládání dat, funguje při teplotě mínus 213 °C na úrovni jednotlivých molekul. To je teplota, která je už velmi blízko teplotě kapalného dusíku, čili mínus 196 °C.
Tento výsledek otevírá cestu k nové generaci zařízení pro ukládání binárních dat, která budou pracovat na úrovni jednotlivých molekul. Pokud ke chlazení takového úložiště postačí kapalný dusík, bude to veliké plus. Kapalný dusík je totiž mnohem levnější a dostupnější než kapalné helium, které dovede zmrazit na teplotu mínus 269 °C. Vše nasvědčuje tomu, že by se taková datová média mohla objevit již v blízké budoucnosti.
Jestli se to povede, tak to bude jízda. Potenciál takové technologie je obrovský. Harddisk, co by tohle uměl, uloží asi 30,8 terabytů dat na čtvereční centimetr. To je asi 5 700 dvouhodinových filmů na harddisk o velikost větší poštovní známky. Nejnovější iPhone 7 od Apple zvládne 256 gigabytů, což je ve srovnání se zmraženým harddiskem k smíchu.
V technologii týmu Manchesterské univerzity hraje klíčovou roli prvek dysprosium (Dy). To je lanthanoid a právě molekuly s lanthanoidy vykazují paměťový efekt magnetické hystereze s jednomolekulovými magnety při nejvyšší teplotě, alespoň pokud zatím víme. Podle Chiltona je to naprosto vzrušující. Datové médium s jednomolekulovými magnety by mohlo ukládat data o mnohonásobně vyšší hustotě než stávající technologie. Když takové médium bude možné chladit kapalným dusíkem, tak by se mohlo prosadit na trhu.
Praktické aplikace by byly ohromující. Harddisky s mnohem vyšší hustotou dat spotřebují mnohem méně energie, takže by se datacentra mohla stát mnohem efektivnějšími. A bylo by to rozhodně k užitku Například jen Google v současnosti po světě provozuje 15 datacenter. V každém z nich pracuje asi 2,5 milionu serverů. Podle některých analýz jsou datacentra v dnešní době zodpovědná asi za 2 procenta celkových emisí skleníkových plynů. Zlepšení úložné kapacity harddisků by tím pádem prospělo nejen světové síti, ale i atmosféře.
Podle Millse byl předchozí rekord teploty pro paměťový magnetický efekt mínus 259 °C a jeho zdolání zabralo asi tak 20 let. Teď se budou Chilton, Mills a další odborníci věnovat vývoji nových molekul pro paměťová média tohoto typu, přičemž zužitkují poznatky ze svého průlomového výzkumu. Jejich cílem je dosáhnout ještě vyšší teploty, při které by paměťový jev s jednomolekulovými magnety fungoval. Pokud možno alespoň teploty kapalného dusíku, tedy mínus 196 °C.
Literatura
University of Manchester 23. 8. 2017. Nature 548: 439-442 (online 23. 8. 2017).
Průlom v technologii kvantového harddisku
Autor: Stanislav Mihulka (10.01.2015)
Do nejmenšího harddisku světa se zapisuje atom po atomu
Autor: Stanislav Mihulka (21.07.2016)
Průlom: Magnetické harddisky vstupují na úroveň jednotlivých atomů
Autor: Stanislav Mihulka (10.03.2017)
Diskuze:
Pája Vašků,2017-08-28 19:00:36
Jsem velmi optimistický. Nebojím se, že se harddisky na takovém principu v praxi kdy potkáme :)
Petr Kuběna,2017-08-24 15:07:14
"Harddisk, co by tohle uměl, uloží asi 30,8 terabitů dat na čtvereční centimetr. To je asi 5 700 dvouhodinových filmů na harddisk o velikost větší poštovní známky. "
To je hodně nadsazené - spíše 5700 CD. 30,8Tb při 5700 filmech znamená 700MB na film. Na to sice technicky vzato jde uložit dvouhodinový film (klidně i na desetinu), ale standardní velikost je o řád/dva výše (aspoň DVD, lépe BR). Popravdě vůbec by mi nevadilo, kdyby se podobná přirovnání úplně vynechala, pokud jsou známé hodnoty ve standardních jednotkách. Pokud by se to uvádělo v závorce jen jako příměr, stále ok, ale chce si to aspoň trochu zkontrolovat.
Jinak kapacita je jen jedna část požadavků na uložiště. Problém rychlosti čtení a zápisu by nejspíš byl kritický u této technologie - dost možná by to skončilo jen jako divná náhrada pásek, která vyžaduje konstantní přísun energie. To je problém už dnešních disků - kapacita roste ve dvou dimenzích, rychlost zápisu/čtení jen v jedné. Tedy čím větší kapacita, tím relativně horší čtení/zápis a to je problém pro dlouhodobé ukládání, kdy potřebujete mít možnost rozkopírovat data, když postupně selhávají komponenty.
Re:
Milan Krnic,2017-08-24 20:39:37
"standardní velikost"? Možná pár let zpátky. Dnes je standard HEVC. A zde řád sedí.
Jo kdyby jen kapacita a rychlost, ale hlavně ta spolehlivost. Dokud to je potřeba takhle extrémně podchlazovat, nemá smysl nad tím uvažovat.
Re: Re:
Petr Kuběna,2017-08-24 23:24:45
Rozhodně nesedí. HEVC zlepšilo kompresi přinejlepším o 50% proti AVC (reálně spíše o 30%). Nenajdeš žádného vydavatele, který by distribuoval filmy v takto nízké kvalitě jako základní variantu. Bitrate 800kbps se používá pro online streaming pro 360p. Dnešní standart je minimálně 720p spíše 1080p (bitrate minimálně okolo 4Mbps pro produkční nasazení).
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
