Golden touch:Næste generations optiske disk til løsning af dataopbevaring

Forskere fra Australien og Kina har benyttet guldets holdbare kraft til at demonstrere en ny type optisk disk med høj kapacitet, der kan opbevare data sikkert i mere end 600 år.

Teknologien kan tilbyde en mere omkostningseffektiv og bæredygtig løsning på det globale datalagringsproblem, samtidig med at den muliggør den kritiske omdrejningspunkt fra Big Data til Long Data, åbner nye videnskabelige opdagelser.

Den nylige eksplosion af Big Data og cloud storage har ført til en parallel eksplosion i strømhungrende datacentre. Disse centre bruger ikke kun kolossale mængder energi - der forbruger omkring 3 procent af verdens elforsyning - men er i høj grad afhængige af harddiske, der har begrænset kapacitet (op til 2 TB pr. Disk) og levetid (op til to år).

Nu er forskere fra RMIT University i Melbourne, Australien, og Wuhan Institute of Technology, Kina, har brugt guld nanomaterialer til at demonstrere en næste generations optiske disk med op til 10 TB kapacitet - et lagerspring på 400 procent - og en levetid på seks århundrede.

Teknologien kan radikalt forbedre datacenters energieffektivitet - ved at bruge 1000 gange mindre strøm end et harddiskcenter - ved at kræve langt mindre køling og afskaffe den energikrævende opgave med datamigration hvert andet år. Optiske diske er også i sagens natur langt mere sikre end harddiske.

Lederundersøger, RMIT Universitets fornemme professor Min Gu, sagde forskningen baner vej for udviklingen af ​​optiske datacentre til både at løse verdens datalagringsudfordring og støtte den kommende Long Data -revolution.

"Alle de data, vi genererer i Big Data -æraen - over 2,5 quintillion bytes om dagen - skal gemmes et sted, men vores nuværende lagringsteknologier blev udviklet på forskellige tidspunkter, "Sagde gu.

"Selvom optisk teknologi kan udvide kapaciteten, de hidtil mest avancerede optiske diske har kun 50 års levetid.

"Vores teknik kan skabe en optisk disk med den største kapacitet af enhver optisk teknologi, der er udviklet til dato, og vores test har vist, at den vil vare over et halvt årtusinde.

"Selvom der er behov for yderligere arbejde for at optimere teknologien - og vi er ivrige efter at indgå et samarbejde med industrielle samarbejdspartnere for at drive forskningen fremad - ved vi, at denne teknik er velegnet til masseproduktion af optiske diske, så potentialet er svimlende."

Verden skifter fra Big Data til Long Data, som gør det muligt at opdage ny indsigt gennem minedrift af massive datasæt, der fanger ændringer i den virkelige verden gennem årtier og århundreder.

Hovedforfatter, Seniorforsker Dr Qiming Zhang fra RMIT's School of Science, sagde, at den nye teknologi kunne udvide horisonter for forskning ved at hjælpe med at fremme fremkomsten af ​​Long Data.

"Long Data giver en hidtil uset mulighed for nye opdagelser på næsten alle områder - fra astrofysik til biologi, samfundsvidenskab til erhvervslivet - men vi kan ikke låse det potentiale op uden at tage fat på lagringsudfordringen, "Sagde Zhang.

"For eksempel, at studere mutationen af ​​kun et menneskeligt slægtstræ, 8 terabyte data er påkrævet for at analysere genomerne på tværs af 10 generationer. I astronomi, Square Kilometer Array (SKA) radioteleskop producerer 576 petabyte rå data i timen.

"I mellemtiden håndterer hjerneforskningen gennem avanceret innovativ neuroteknologi (BRAIN) initiativ til at 'kortlægge' den menneskelige hjerne data målt i yottabyte, eller en billion terabyte.

"Disse enorme datamængder skal vare i generationer for at være meningsfulde. Det er vigtigt at udvikle lagerenheder med både høj kapacitet og lang levetid, så vi kan indse den indvirkning, forskning med Long Data kan have i verden. "

Den nye teknik bag teknologien - udviklet over fem år - kombinerer guldnanomaterialer med et hybridglasmateriale, der har enestående mekanisk styrke.

Forskningen forløber tidligere banebrydende arbejde af Gu og hans team, der slog igennem den tilsyneladende ubrydelige optiske grænse for blu-ray og gjorde det muligt at gemme data på tværs af hele spektret af synlige lysstråler.

Hvordan det virker

Forskerne har demonstreret optisk lang datahukommelse i en ny nanoplasmonisk hybridglasmatrix, adskiller sig fra de konventionelle materialer, der bruges i optiske diske.

Glas er et meget holdbart materiale, der kan vare op til 1000 år og kan bruges til at gemme data, men har begrænset lagerkapacitet på grund af dets ufleksibilitet.

Teamet kombinerede glas med et organisk materiale, halvere dens levetid, men radikalt øge kapaciteten.

For at oprette den nanoplasmoniske hybridglasmatrix, guld nanoroder blev inkorporeret i en hybridglaskomposit, kendt som organisk modificeret keramik.

Forskerne valgte guld, fordi ligesom glas, den er robust og yderst holdbar. Guld -nanopartikler gør det muligt at registrere oplysninger i fem dimensioner - de tre dimensioner i rummet plus farve og polarisering.

Teknikken er afhængig af en sol-gel-proces, som bruger kemiske forstadier til at producere keramik og glas med bedre renhed og homogenitet end konventionelle processer.