To będzie rewolucja. Polacy odkryli nową, ultraszybką metodę zapisu danych
Polscy naukowcy z Białegostoku opracowali rewolucyjną metodę zapisu danych. Jest ona ponad tysiąc razy szybsza od obecnie stosowanych sposobów na zapisywanie danych i zużywa o wiele mniej energii, dzięki czemu nie wymaga dodatkowego chłodzenia.
Nowa metoda została zaprezentowana w pracy naukowej pt. „Ultraszybki zimny zapis fotomagnetyczny w przeźroczystym medium”. Badaniami nad nową metodą kierowało dwóch naukowców z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Białymstoku: Andrzej Stupakiewicz i Krzysztof Szerenos. Ich odkrycie może zrewolucjonizować rynek pamięci komputerowych.
Dane zapisane na krysztale granatu.
W poszukiwaniu nowych, ultraszybkich metod zapisu danych na nośnikach komputerowych Polacy postawili na zbadanie efektów fotomagnetycznych warstw granatu. A konkretniej: Granatu itrowo-żelazowego z domieszką kobaltu, wapnia i germanu (YIG:Co). Okazuje się, że materiał ten po umieszczeniu w silnym polu elektromagnetycznym można wykorzystać do ultraszybkiego zapisu danych przy pomocy lasera.
Kierunek polaryzacji światła w warstwach tego kryształu zależy od kierunku jego domen magnetycznych. Po uporządkowaniu tych kierunków za pomocą pola elektromagnetycznego, naukowcy byli w stanie trwale zmieniać kierunek polaryzacji poszczególnych domen przepuszczając światło laserowe przez jony kobaltu. Jednym słowem: przy pomocy światła laserowego osiągnęli stały zapis składający się z zer i jedynek.
Szybkość zapisu zostawia obecne technologie daleko w tyle.
Techniczne szczegóły mogą was nie interesować, ale na pewno docenicie dwie najważniejsze cechy nowej metody opracowanej w Białymstoku. Pierwszą z nich jest prędkość zapisu. Obecnie, nawet najnowsze pamięci STT-MRAM wymagają kilku nanosekund żeby zmienić stan pojedynczego bitu.
Laserowy zapis (wciąż mówimy o pojedynczym bicie) na warstwach granatu wymaga ok. 20 pikosekund, czyli jest ponad 2 tysiące razy szybszy, niż najszybsze pamięci dostępne obecnie na rynku.
Zapis danych na krysztale nie wymaga też dodatkowego chłodzenia.
Drugą, niemniej ważną kwestią jest ilość energii potrzebna do zmiany orientacji pola magnetycznego nowego nośnika. Żeby zmienić stan pojedynczego bitu naukowcy potrzebowali sześciu dżuli na centymetr sześcienny. Mniej więcej tyle samo energii potrzeba, żeby podnieść temperaturę 1 centymetru sześciennego wody o 1,5 stopnia Celsjusza. Tyle, co nic.
Oznacza to, że nowy nośnik nie potrzebowałby żadnego dodatkowego układu chłodzenia. Biorąc pod uwagę jak dużym problemem jest odprowadzanie ciepła w dużych serwerowniach czy centrach przetwarzania danych, nowy sposób zapisu mógłby okazać się Świętym Graalem.
Niskie zużycie energii i wysoka szybkość zapisu danych na warstwach kryształów granatu to również całkiem nowe możliwości elektroniki użytkowej. Mniejsze zużycie prądu oznacza dłuższy czas działania na baterii takich urządzeń jak laptopy, czy smartfony.
Błyskawiczny zapis danych to z kolei zwiększona wygoda korzystania z urządzeń elektronicznych – chyba każdy zgodzi się ze mną, że w przypadku dostępu do jakichkolwiek danych szybciej oznacza lepiej?
Nie zapominajmy też o tych wszystkich nowych sieciach neuronowych i innych protoplastach sztucznej inteligencji. Nowe ultraszybkie nośniki z pewnością przyczynią się do rozwoju takich rozwiązań, a samym programistom dadzą nowe możliwości, jeśli chodzi o ich projektowanie.
Na pierwszy prototyp poczekamy do 2022 r.
Opracowanie tej rewolucyjnej metody nie byłoby możliwe, gdyby nie wcześniejsze badania holenderskich naukowców. Dziesięć lat temu Holendrzy z Uniwersytetu im. Radbouda w Nijmegen odkryli bardzo podobne właściwości w materiale metalicznym. Jednak ze względu na to, że pochłaniał on bardzo dużą ilość światła, zapis danych generował spore ilości ciepła.
Polacy znaleźli zupełnie nowy materiał, jednak nie zmienili zasady działania samego zapisu danych opisanego przez Holendrów. Teraz oba zespołu wspólnie starają się o unijny grant naukowy. Jeśli go dostaną, w przeciągu 5 lat chcą zaprezentować pierwszy działający prototyp oparty o właściwości przezroczystego, magnetycznego dielektryka.
Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, pierwsze urządzenia, wykorzystujące nową formę zapisu powinny pojawić się na rynku za jakieś 10 lat. Oczywiście do tego czasu naukowcy prawdopodobnie udoskonalą sam sposób zapisu danych, dzięki czemu powinien być on jeszcze szybszy i zużywać mniej energii.
Na tym etapie wielką niewiadomą pozostaje koszt produkcji takiego nośnika. Jeśli chodzi o kryształy granatu, to nie powinniśmy mieć większych problemów z ich dostępnością. Jest to bardzo powszechna w przyrodzie grupa krzemianów.
Pytanie tylko, czy uda się opracować dostatecznie tani proces technologiczny, żeby nowy typ pamięci stał się powszechnie dostępnym i stosowanym nośnikiem danych? Na razie jednak to pytanie musi pozostać bez odpowiedzi. Mam również nadzieję, że na produkcji nowych nośników najwięcej zarabiać będą polscy producenci sprzętu.
