Az új adattárolási Az új adattárolási technikáktechnikák

3. Holografikus 3. Holografikus adattárolásadattárolás

4. MODS4. MODS

2. Bluray2. Bluray1. Millipede1. Millipede

MILLIPEDE MILLIPEDE • Millipede jelentése Millipede jelentése

(százlábú) alapötletét a (százlábú) alapötletét a lyukkártya működése lyukkártya működése adta.adta.

• A lyukkártya feltalálója A lyukkártya feltalálója Herman HollerithHerman Hollerith. .

• Az amerikai népszámlálási Az amerikai népszámlálási hivatal statisztikusa hivatal statisztikusa (1879), lyukkártyás (1879), lyukkártyás tabulátort készített amely tabulátort készített amely a lyukasztással leírt a lyukasztással leírt adatokat összesítette.adatokat összesítette.

(1860-1929)(1860-1929)

• Minden adathoz egy Minden adathoz egy lyukat, így minden lyukat, így minden polgárhoz egy polgárhoz egy lyukkombinációt rendelt, lyukkombinációt rendelt, ezeket az 1 dolláros ezeket az 1 dolláros méretű, összesen 204 méretű, összesen 204 lehetséges helyen lehetséges helyen lyukasztható kártyán lyukasztható kártyán rögzítette. rögzítette.

• Minden lyuk önálló Minden lyuk önálló jelentéssel bírt, például a jelentéssel bírt, például a Par feliratú hely a családi Par feliratú hely a családi állapotot rögzítette. állapotot rögzítette. Hasonlóan rögzíteték az Hasonlóan rögzíteték az állampolgár egészségéről, állampolgár egészségéről, írástudásáról, írástudásáról, képzettségéről képzettségéről megszerzett adatokat. megszerzett adatokat.

A kártya

• Millipede is olyan mint egy lyukkártya csak a nanométeres Millipede is olyan mint egy lyukkártya csak a nanométeres tartományban.tartományban.

• Az új nanotechnológiát felhasználva az IBM tudósai Az új nanotechnológiát felhasználva az IBM tudósai megmutatták, hogy hogyan lehet 20 trillió bit információt megmutatták, hogy hogyan lehet 20 trillió bit információt elhelyezni négyzet inch-enként (2,54 cm*2,54 cm). elhelyezni négyzet inch-enként (2,54 cm*2,54 cm).

• Ez 20 szor nagyobb adatsűrűséget jelent a mágneses Ez 20 szor nagyobb adatsűrűséget jelent a mágneses adattárolás lehetőségeihez képest.  Ez a nagyszerű adattárolás lehetőségeihez képest.  Ez a nagyszerű adatsűrűség lehetővé teszi, hogy 25 millió nyomtatott adatsűrűség lehetővé teszi, hogy 25 millió nyomtatott könyvlap elhelyezését egy postai bélyeg nagyságú területen. könyvlap elhelyezését egy postai bélyeg nagyságú területen. A kutatás fedőneve "Millipede" azaz "százlábú".  A kutatás fedőneve "Millipede" azaz "százlábú". 

A technológia egy nagyon hegyes nano méretű csúcson A technológia egy nagyon hegyes nano méretű csúcson alapszik, amely lyukakat éget egy vékony műanyag alapszik, amely lyukakat éget egy vékony műanyag hártyába. hártyába. A keletkezett mélyedés mintegy 10 nm.  A keletkezett mélyedés mintegy 10 nm.  A kiolvasáshoz jelenleg egy 1000 csúcsból álló rácsot A kiolvasáshoz jelenleg egy 1000 csúcsból álló rácsot használnak. (Már fejlesztik a 4000 csúcsból álló letapogató használnak. (Már fejlesztik a 4000 csúcsból álló letapogató rendszert, amely 7 mm2 területen fog elhelyezkedni).  rendszert, amely 7 mm2 területen fog elhelyezkedni). 

• A lefelé mutató tűk 2 mikrométer A lefelé mutató tűk 2 mikrométer hosszúak. (A jelenlegi letapogató hosszúak. (A jelenlegi letapogató eszköz 3 mm*3 mm és 1024 tűt eszköz 3 mm*3 mm és 1024 tűt tartalmaz.) Letapogatás felső kép. tartalmaz.) Letapogatás felső kép.

• Kifinomult technológia biztosítja, hogy Kifinomult technológia biztosítja, hogy a tűk jól csillapodjanak - ne jöjjenek a tűk jól csillapodjanak - ne jöjjenek rezgésbe. Az idő multiplexelt rezgésbe. Az idő multiplexelt elektronika hasonlóan működik a elektronika hasonlóan működik a DRAM áramkörökhöz. Ez a megoldás DRAM áramkörökhöz. Ez a megoldás lehetővé teszi a tűk egyenkénti lehetővé teszi a tűk egyenkénti címzését. Íráskor mintegy 400 fokra címzését. Íráskor mintegy 400 fokra hevítik a tűt, amely meglágyítja a hevítik a tűt, amely meglágyítja a vékony műanyagréteget és vékony műanyagréteget és benyomódást hoz létre (Egy bit benyomódást hoz létre (Egy bit tárolása) (alsó ábra).tárolása) (alsó ábra).

• Amikor a tű belepottyan a Amikor a tű belepottyan a mélyedésbe, akkor lehűl, és mérhető mélyedésbe, akkor lehűl, és mérhető ellenállás változást okoz. Ez a jelenség ellenállás változást okoz. Ez a jelenség használható az adat használható az adat visszaolvasásához. Az adathordozó visszaolvasásához. Az adathordozó átírható, hiszen ha a régi mélyedés átírható, hiszen ha a régi mélyedés körül szorosan egymás mellé körül szorosan egymás mellé benyomódás sorozatot hozunk létre, benyomódás sorozatot hozunk létre, akkor a kráterszegélyek átfedik akkor a kráterszegélyek átfedik egymást és így feltöltik a régi egymást és így feltöltik a régi mélyedést. mélyedést.

• Az eszköz várható energia Az eszköz várható energia felhasználása 100 mW körül alakul.felhasználása 100 mW körül alakul.

• A két dimenziós tömb szilícium tartó lapon A két dimenziós tömb szilícium tartó lapon helyezkedik el, amely 0,5 mikrométer vastag helyezkedik el, amely 0,5 mikrométer vastag

és 70 mikrométer hosszú. és 70 mikrométer hosszú.

• A nanotechnika precíz alkalmazása A nanotechnika precíz alkalmazása a huzalozás, a fejek, és egyetlen a huzalozás, a fejek, és egyetlen

tű.tű.

BlurayBluray• Nakamura az újfajta

fényforrások kifejlesztéséért kapta meg a méltó elismerést. Neki köszönhető például a zöld és a fehér LED-ek, illetve a kék lézer.

• A kék lézeren végzett munkássága a legújabb generációs optikai meghajtó (BluRay) gyártását tette lehetővé, a LED-dekkel kapcsolatos magas hatékonyságú világító rendszerek elkészítését eredményezte.

Shuji Nakamura professzor a kék lézer feltalálója

• A kék lézer használatával az adattárolás és A kék lézer használatával az adattárolás és adatátvitel szintén jelentősen fejlődött, a adatátvitel szintén jelentősen fejlődött, a CD vagy DVD kapacitásához mérve ötször CD vagy DVD kapacitásához mérve ötször

több adatot tárolhatunk egy lemezen. több adatot tárolhatunk egy lemezen.

• Ez a kapacitásnövekedés annak Ez a kapacitásnövekedés annak köszönhető, hogy a kék lézer jobban köszönhető, hogy a kék lézer jobban

fókuszálható, ezért kisebb lyukak fókuszálható, ezért kisebb lyukak kellenek. Emiatt nagyobb az kellenek. Emiatt nagyobb az

adatsűrűség. adatsűrűség.

A Philips egy olyan új számítógépes optikai meghajtót mutatott be, amely a CD-k mellett képes DVD-k írására a hagyományos, valamint az új kéklézeres Bluray formátumban is. A képen egy 25 és egy 50 GB-os diszk látható.

Holografikus adattárolásHolografikus adattárolás2001-ben elkészült egy hordozható holografikus 2001-ben elkészült egy hordozható holografikus memóriaberendezés (Anscombe, 2001).Az adathordozó egy, a memóriaberendezés (Anscombe, 2001).Az adathordozó egy, a rendszerből kivehető és visszatehető bankkártya méretű műanyag rendszerből kivehető és visszatehető bankkártya méretű műanyag kártyába épített "optikai chip" 1 cm2-es felülete. A tárolóréteg kártyába épített "optikai chip" 1 cm2-es felülete. A tárolóréteg pedig 1-2 µm vastagságú azobenzén poliészter. pedig 1-2 µm vastagságú azobenzén poliészter.

• Mivel az anyagban a beíró nyalábok hatására helyi anizotrópia jön Mivel az anyagban a beíró nyalábok hatására helyi anizotrópia jön létre, az adattárolásra polarizációs holográfiát használunk. A létre, az adattárolásra polarizációs holográfiát használunk. A tárolóanyagra érkező tárgy és referencianyaláboknak ellentétes tárolóanyagra érkező tárgy és referencianyaláboknak ellentétes cirkuláris polarizációjuk van, az eredő, síkban változó irányú cirkuláris polarizációjuk van, az eredő, síkban változó irányú lineáris térerősség hatására alakul ki a lokális anizotrópia. Ezen lineáris térerősség hatására alakul ki a lokális anizotrópia. Ezen mint rácson diffraktálódik kiolvasáskor a cirkuláris mint rácson diffraktálódik kiolvasáskor a cirkuláris referencianyaláb akár közel 100 %-os hatásfokkal. referencianyaláb akár közel 100 %-os hatásfokkal.

• Ez az anizotrópia egyetlen cirkulárisan polarizált nyalábbal Ez az anizotrópia egyetlen cirkulárisan polarizált nyalábbal "törölhető" is, azaz a síkbeli rendezettség megszüntethető. "törölhető" is, azaz a síkbeli rendezettség megszüntethető.

• Nagy adatsűrűséget úgy lehet elérni, hogy az adatmátrix Fourier-Nagy adatsűrűséget úgy lehet elérni, hogy az adatmátrix Fourier-hologramját rögzítjük. A megvalósított rendszerben 532 nm-es hologramját rögzítjük. A megvalósított rendszerben 532 nm-es frekvenciakétszerezett Nd:YAG lézert, egytengelyű referencia- és frekvenciakétszerezett Nd:YAG lézert, egytengelyű referencia- és tárgynyalábokat, a Fourier-térben 0,69 numerikus apertúrájú tárgynyalábokat, a Fourier-térben 0,69 numerikus apertúrájú objektívet és olcsó csavart nematikus térbeli fénymodulátort objektívet és olcsó csavart nematikus térbeli fénymodulátort használunk a beírásra, és a transzmissziós hologram reflektált használunk a beírásra, és a transzmissziós hologram reflektált rekonstruált képét olvassuk ki CCD-detektorral. rekonstruált képét olvassuk ki CCD-detektorral.

• A polarizációs rögzítés A polarizációs rögzítés elvét mutatja.elvét mutatja.

• Kiolvasáskor rövid ideig kis teljesítményű Kiolvasáskor rövid ideig kis teljesítményű referencianyalábbal világítjuk meg a hologramot. referencianyalábbal világítjuk meg a hologramot. Újraíráshoz az előzőleg beírt hologramot nagy Újraíráshoz az előzőleg beírt hologramot nagy teljesítményű referencianyalábbal törölni kell. Így egy teljesítményű referencianyalábbal törölni kell. Így egy újraírható optikai tárolót készíthetünk. újraírható optikai tárolót készíthetünk.

• Az általunk demonstrált 2,77 bit/µm2 adatsűrűség a Az általunk demonstrált 2,77 bit/µm2 adatsűrűség a vékony anyagban, multiplexelés nélkül elérhető eddigi vékony anyagban, multiplexelés nélkül elérhető eddigi legnagyobb adatsűrűség. legnagyobb adatsűrűség.

• A párhuzamos elrendezésű tárgy- és referencianyaláb A párhuzamos elrendezésű tárgy- és referencianyaláb lehetőséget biztosít a beíró hullámhossztól eltérő lehetőséget biztosít a beíró hullámhossztól eltérő hullámhosszú referencianyalábbal való kiolvasásra is. hullámhosszú referencianyalábbal való kiolvasásra is. Ennek előnye, hogy a tárolóanyag érzékenységi Ennek előnye, hogy a tárolóanyag érzékenységi tartományán kívül eső (például piros) hullámhosszt tartományán kívül eső (például piros) hullámhosszt választva a beírt információ törlése nélkül lehet választva a beírt információ törlése nélkül lehet kiolvasni, és a csak olvasó berendezés lényegesen kiolvasni, és a csak olvasó berendezés lényegesen egyszerűbb és olcsóbb az író/olvasónál. A egyszerűbb és olcsóbb az író/olvasónál. A hullámhosszváltáshoz a kiolvasó Fourier-objektívet hullámhosszváltáshoz a kiolvasó Fourier-objektívet megfelelően korrigálni kell.megfelelően korrigálni kell.

Az író/olvasó egység vázlatos Az író/olvasó egység vázlatos felépítése.felépítése.

• Ezzel szemben az Ezzel szemben az OptwareOptware a kollineáris hologramokat egy a a kollineáris hologramokat egy a megszokott optikai lemezek felépítését követő, visszaverő réteggel megszokott optikai lemezek felépítését követő, visszaverő réteggel rendelkező (szervóinformációval elátott), azaz előre formázott rendelkező (szervóinformációval elátott), azaz előre formázott holografikus lemezt tervezett. Az holografikus lemezt tervezett. Az OptwareOptware egy a hologramokat egy a hologramokat rögzítő és fényvisszaverő rétegek közötti un. „dikroikus” rögzítő és fényvisszaverő rétegek közötti un. „dikroikus” tükörréteg alkalmazásával oldotta meg ezt a problémát. Ez a tükörréteg alkalmazásával oldotta meg ezt a problémát. Ez a dikroikus tükörréteg megakadályozza a címgödröcskék okozta dikroikus tükörréteg megakadályozza a címgödröcskék okozta fényszóródást (diffrakciót), ideális kollineáris holografikus rögzítést fényszóródást (diffrakciót), ideális kollineáris holografikus rögzítést téve lehetővé.téve lehetővé.

Holografikus Holografikus adattárolásról (lásd adattárolásról (lásd előbb) korábban szó esett előbb) korábban szó esett de az ilyen lemezek nem de az ilyen lemezek nem felelnek meg a felelnek meg a konvencionális optikai konvencionális optikai lemezek céljára, mert az lemezek céljára, mert az olvasófejet vezérlő olvasófejet vezérlő szervoinformáció nélkül szervoinformáció nélkül úgy tűnik úgy tűnik kereskedelmileg nem kereskedelmileg nem hasznosíthatóak.hasznosíthatóak.

• Az Az OptwareOptware holografikus holografikus rögzítési technológiája az rögzítési technológiája az adatokat a lézerfény adatokat a lézerfény interferencia-csíkjainak interferencia-csíkjainak formájában rögzíti a formájában rögzíti a lemezen. lemezen.

• Ezen a módon a jelenlegi Ezen a módon a jelenlegi DVD-vel azonos méretű DVD-vel azonos méretű lemezen egy terabájt lemezen egy terabájt adatmennyiség (az adatmennyiség (az egyrétegű DVD egyrétegű DVD kapacitásának 200-szorosa) kapacitásának 200-szorosa) tárolható, egy gigabájt per tárolható, egy gigabájt per másodperc (a DVD másodperc (a DVD sebességének 40-szerese) sebességének 40-szerese) adatátvitelei sebességgel adatátvitelei sebességgel kezelhető. kezelhető.

A Holographic Versatile Disc (HVD) amire a digitális mozit rögzítették (balra).A lemez átmérője 12 cm, megegyezik a CD és DVD-vel.

Holographic Versatile Disc (HVD),

• Az Az OptwareOptware alapítója és élenjáró alapítója és élenjáró kutatója Hideyoshi Horimai által kutatója Hideyoshi Horimai által kidolgozott, szabadalmaztatott kidolgozott, szabadalmaztatott technológia a kollineáris holográfia technológia a kollineáris holográfia egy fénysugárba kombinálja a egy fénysugárba kombinálja a referencia lézert és a jel lézert, mely referencia lézert és a jel lézert, mely az adatsávok alkotta háromdimenziós az adatsávok alkotta háromdimenziós hologramot hoz létre. Ez a kép egy hologramot hoz létre. Ez a kép egy objektív felhasználásával világítható a objektív felhasználásával világítható a hordozóra.hordozóra.

• Ennek az úttörő mechanizmusnak a Ennek az úttörő mechanizmusnak a használatával az használatával az OptwareOptware drámaian drámaian egyszerűsítette és csökkentette a egyszerűsítette és csökkentette a méretét a korábbi hologramok méretét a korábbi hologramok előállításához szükséges bumfordi és előállításához szükséges bumfordi és bonyolult rendszereknek. bonyolult rendszereknek.

• További előrelépést értek el az További előrelépést értek el az OptwareOptware saját szervorendszerével. saját szervorendszerével. Ennek a szerkezetnek a bevezetése Ennek a szerkezetnek a bevezetése lehetővé tette az olvasó méretének lehetővé tette az olvasó méretének csökkentését, a rezgésszigetelők csökkentését, a rezgésszigetelők elhagyását, a DVD és CD lemezekkel elhagyását, a DVD és CD lemezekkel való kompatibilitást és az olcsó való kompatibilitást és az olcsó működést, hatásosan küzdve le a működést, hatásosan küzdve le a teljes kereskedelmi hasznosítás teljes kereskedelmi hasznosítás fennmaradó akadályait.fennmaradó akadályait.

(HVD) felszíne.A sávok mentén

látható a multiplexelt holografikus adatok

mintázata

• A holografikus A holografikus adattárolás szinte adattárolás szinte korlátlan lehetőséget korlátlan lehetőséget nyújt mind a kapacitás, nyújt mind a kapacitás, mind az adatátviteli mind az adatátviteli sebesség terén. sebesség terén.

• Az InPhase első Az InPhase első működő, prototípus működő, prototípus meghajtója a 130 mm meghajtója a 130 mm átmérőjű, tehát a átmérőjű, tehát a CD/DVD-nél valamivel CD/DVD-nél valamivel nagyobb lemez nagyobb lemez segítségével 200 segítségével 200 gigabájtnyi adatot gigabájtnyi adatot képes eltárolni 20 képes eltárolni 20 megabájt/s-os megabájt/s-os adatátviteli sebesség adatátviteli sebesség mellett. mellett.

• Az adatok tárolása Az adatok tárolása pedig kifejezetten olcsó, pedig kifejezetten olcsó, a lemez ára a lemez ára hozzávetőlegesen 10 hozzávetőlegesen 10 ezer forint körül mozog.ezer forint körül mozog.

Holografikus tároló prototipusa

A különleges technológia segítségével egyetlen fényvillanás alatt bitek milliói vándorolhatnak a lemezre, illetve olvasás esetén a meghajtó átmeneti memóriájába.Az új optikai tárolási metódussal kis helyen is hatalmas adatmennyiség tárolható el. Postai bélyeg méretű helyen 2-10 gigabájtnyi adatot lehet rögzíteni. InPhase tervei szerint 2010-re a vállalat által fejlesztett 130 mm-es lemez elképzelhetetlenül sok adatot tárolhat majd, hozzávetőlegesen 1,6 terabájtnyi, azaz 1600 gigabájtnyi kapacitással rendelkezhet.

A holografikus adattároló eszközökben az adatok írása és olvasása az eddig alkalmazott optikai meghajtókkal ellentétben nem sorban, bitről-bitre, egymás után történik, hanem párhuzamosan, melyet úgy tudunk legkönnyebben elképzelni, mint egy kockás füzet vagy könyv egy-egy oldala.

MODSMODS

• A kutatók által kifejlesztett A kutatók által kifejlesztett Multiplexed Optical Data Storage Multiplexed Optical Data Storage (MODS) technológia úgy növeli az (MODS) technológia úgy növeli az adatsűrűséget, hogy egy pit, tehát adatsűrűséget, hogy egy pit, tehát egyetlen bemélyedés kivételesen egyetlen bemélyedés kivételesen nem egyetlen bitet írna le, hanem nem egyetlen bitet írna le, hanem akár többet is. A jelenlegi becslések akár többet is. A jelenlegi becslések szerint akár 10 bitnyi információ is szerint akár 10 bitnyi információ is eltárolható egyetlen pit segítségével, eltárolható egyetlen pit segítségével, akár 1000 gigabyte-os, 1 terabyte-os akár 1000 gigabyte-os, 1 terabyte-os optikai tárolást megvalósítva. 1 optikai tárolást megvalósítva. 1 terabyte-nyi területen több mint 472 terabyte-nyi területen több mint 472 órányi filmet tárolhatnánk el.órányi filmet tárolhatnánk el.

• A Multiplexed Optical Data Storage A Multiplexed Optical Data Storage rendszer kifejlesztésében magyar rendszer kifejlesztésében magyar kutató is részt vesz, Török Péter, a kutató is részt vesz, Török Péter, a londoni Imperial College kutatója.londoni Imperial College kutatója.

Török Török PéterPéter

• A MODS-ot kifejlesztő A MODS-ot kifejlesztő kutatók a pitről kutatók a pitről polarizáltan visszaverődő polarizáltan visszaverődő fényt hívták segítségül a fényt hívták segítségül a feladat megoldásához. A feladat megoldásához. A fény ugyanis nem fény ugyanis nem egyetlen szögben egyetlen szögben verődik vissza a lemezen verődik vissza a lemezen található mélyedésről, található mélyedésről, hanem viszonylag nagy hanem viszonylag nagy területen szóródik szét. területen szóródik szét.

A mai optikai fejek már képesek ezt a viszonylag nagy területre A mai optikai fejek már képesek ezt a viszonylag nagy területre szétszóródott fényt felfogni, és értékelhető adatokat szolgáltatni szétszóródott fényt felfogni, és értékelhető adatokat szolgáltatni belőlük. belőlük.

A lemez felületére fókuszált és a pitről visszaverődő fény pontos A lemez felületére fókuszált és a pitről visszaverődő fény pontos útját kiszámítani közel lehetetlen feladat, ehhez egyszerűen túl sok útját kiszámítani közel lehetetlen feladat, ehhez egyszerűen túl sok a változó az egyenletben, a kutatóknak azonban mégis sikerült a változó az egyenletben, a kutatóknak azonban mégis sikerült bonyolult számításokkal létrehozni egy olyan modellt, mely eddig bonyolult számításokkal létrehozni egy olyan modellt, mely eddig sosem látott módon közelíti meg a valószínű végeredményt. Az új sosem látott módon közelíti meg a valószínű végeredményt. Az új technológiával akár 250 Gbyte-ot is el lehet tárolni majd egyetlen technológiával akár 250 Gbyte-ot is el lehet tárolni majd egyetlen rétegen, így egy kétoldalas, oldalanként kétrétegű lemez rétegen, így egy kétoldalas, oldalanként kétrétegű lemez használatával létrejöhet az 1 terabyte-os optikai tárolólemez.használatával létrejöhet az 1 terabyte-os optikai tárolólemez.

• A MODS visszafelé kompatibilis, azaz, akár egy A MODS visszafelé kompatibilis, azaz, akár egy CD- vagy egy DVD-lemez is olvasható lehet CD- vagy egy DVD-lemez is olvasható lehet

egy MODS-lejátszóban. egy MODS-lejátszóban.

• Optimista becslések szerint kellő anyagi Optimista becslések szerint kellő anyagi források megléte esetén az első prototípust források megléte esetén az első prototípust

2008 körül mutathatják be. A konkrét 2008 körül mutathatják be. A konkrét megoldást egy brit, három svájci és egy görög megoldást egy brit, három svájci és egy görög

kutatóval együtt, összesen hatan kutatóval együtt, összesen hatan szabadalmaztatták. szabadalmaztatták.