تقنيات تخزين «سيراميكية» ثورية تحفظ 10 آلاف تيرابايت بموثوقية لأكثر من 5 آلاف عام

يعاني مستخدمو الأقراص الصلبة القياسية (HDD) من بطء قراءة وكتابة البيانات عليها، ومن أعطالها الميكانيكية بسبب قِطعها المتحركة، إلى جانب ضرورة استبدالها بعد مرور بضعة أعوام؛ لعدم قدرتها على العمل بكفاءة لفترات مطولة.

وبالمقابل، استطاعت وحدات التخزين التي تعمل بتقنية الحالة الصلبة (SSD) بأنواعها المختلفة حل مشكلة سرعة القراءة والكتابة، وزيادة مدة الاستخدام، ولكن قدرتها على تخزين البيانات ستتوقف بعد مرور عدد محدود من مرات الكتابة عليها.

إلا أن البحث عن تقنيات ثورية جديدة مستمر، وتم التوصل إلى تقنية جديدة تسمح بتخزين البيانات لنحو 5 آلاف عام!

تخزين «سيراميكي»

التقنية المذكورة تعتمد على استخدام لوح زجاجي صغير مطلي بطبقة رقيقة جداً من السيراميك تبلغ سماكتها 300 ميكرومتر، بحيث يمكن لمجموعة صغيرة منها توضع بكف يد المستخدم تخزين نحو 10 آلاف تيرابايت (10 ملايين غيغابايت) من البيانات. ولتوضيح السعة المهولة هذه، يمكن لوحدة واحدة منها تخزين 2.5 مليون فيلم، أي 4 أضعاف جميع الأفلام الموجودة في قاعدة بيانات أفلام الإنترنت (IMDB)، مع قدرتها على إضافة كل أغنية في خدمة «سبوتيفاي»، وكل كتاب رقمي في «أمازون».

ويمكن الكتابة على هذه الوحدات باستخدام 2 مليون شعاع ليزري صغير بسرعات الغيغابايت في الثانية، ليتم وضع البيانات على طبقة السيراميك، بطريقة يمكن ترجمتها إلى لغة الكومبيوتر 0 و1. ويمكن من خلال هذه التقنية تخزين عروض الفيديو بدقة 16K، وهي دقة لا يمكن تخيل التعامل معها عملياً باستخدام تقنيات التخزين الحالية. وتستطيع هذه التقنية العمل بدرجات حرارة تتراوح بين 275 تحت الصفر وصولاً إلى 300 درجة مئوية، مع مقاومتها للبيئة الحمضية أو التي تحتوي على إشعاعات ضارة أو موجات مغناطيسية قوية جداً، حيث لن تؤثر تلك الأشعة والموجات على سلامة البيانات المخزنة. وبسبب عدم وجود أجزاء متحركة ومقاومتها للعوامل المختلفة وعدم انبعاث حرارة منها لدى الاستخدام المطول والمكثف، فيمكنها تخزين البيانات لنحو 5 آلاف عام بموثوقية كاملة.

وتتوقع شركة «سيرابايت» (Cerabyte) الألمانية المطورة للتقنية أن تكون التكلفة أقل من دولار واحد لكل تيرابايت على وحدة التخزين، مقارنة بـ4 دولارات لكل تيرابايت على شرائط التخزين المغناطيسية (Tape) المستخدمة في مراكز البيانات، والتي تعد من التكاليف المنخفضة للتخزين الضخم. ومن المتوقع إطلاق الجيل الأول لهذه التقنية في العام 2025 بسعة 10 آلاف تيرابايت، مع إمكانية مضاعفتها إلى 100 ألف تيرابايت قبل نهاية العقد الحالي. وستستطيع مراكز البيانات الحصول على مليون تيرابايت بكل سهولة.

وتؤكد الشركة أنه من شأن هذه التقنية توفير نحو 75 في المائة من التكاليف في مراكز البيانات، و99 في المائة من الانبعاثات الكربونية بسبب عدم استهلاكها لأي طاقة لدى عدم استخدامها (على خلاف التقنيات الأخرى الحالية)، وبسبب قدرتها على العمل بدرجات الحرارة الكبيرة جداً دون التأثر سلباً بها، إضافة إلى عمرها الطويل جداً الذي يضمن عدم الحاجة لاستبدالها بشكل متكرر. كما تخفض هذه التقنية من الانبعاثات الكربونية الضارة للبيئة بسبب توفيرها للطاقة بشكل كبير.

ويمكن تخيل تطوير هذه التقنية بحيث يتم استخدام عدة طبقات ملونة من السيراميك فوق بعضها البعض، واستخدام موجات ليزر بترددات مختلفة للكتابة على كل طبقة بشكل منفصل، وذلك بهدف مضاعفة السعة التخزينية بمقدار الضعف لكل طبقة جديدة. وتم استخدام هذه الفكرة في أقراص «بلو – راي» الليزرية سابقاً، حيث استطاعت الشركات المصنعة مضاعفة سعتها التخزينية من 25 إلى 50 غيغابايت باستخدام طبقتين والكتابة عليهما باستخدام موجات ليزر مختلفة التردد.

سعات ضخمة للأقراص الصلبة

وعلى صعيد الأقراص الصلبة القياسية (HDD)، طورت شركة «سيغايت» (Seagate) تقنية ثورية جديدة تعتمد على التسجيل المغناطيسي الحراري (Heat – Assisted Magnetic Recording HAMR) للوصول إلى سعات تبدأ من 29 تيرابايت على القرص الصلب الواحد، مع خفض استهلاك الطاقة بنحو 30 في المائة. وتستخدم هذه التقنية طبقة خاصة بسماكة نانومتر لتخزين كميات ضخمة من البيانات دون التضحية بجودة البيانات المخزنة. ومن المتوقع البدء بإطلاق هذه الأقراص الضخمة خلال العام المقبل.

ومن الواضح أن العالم التقني يتجه نحو زيادة السعات التخزينية بأضعاف، وذلك لملاقاة الطلب المتزايد على حفظ الملفات الضخمة وعروض الفيديو فائقة الدقة والكميات الكبيرة للصور الملتقطة بالكاميرات فائقة الدقة، بالإضافة إلى مراكز البيانات التي تبحث عن أفضل التقنيات لتخزين الكميات المهولة من البيانات لتحليلها، واستنباط نتائج مهمة في العلوم والأبحاث وتعليم الذكاء الاصطناعي، وحتى جمع المزيد من البيانات عن المستخدمين للاستهداف الإعلاني أو لأغراض أخرى.