زندگی

نسل تازه حافظه های کامپيوتری چگونه خواهند بود؟

ذخيره اطلاعات در ابعاد يک حبه قند

ابزارهای سه بعدی برای ذخيره سازی داده ها

در آينده بسيار شبيه به يک حبه قند خواهند بود

'اشتهای ما برای حافظه‌های کامپيوتری سيری ناپذير است.' هرچه ظرفيت حافظه‌ها بيشتر می شود، نيازهای تازه ما هم افزايش می يابند و روز به روز فضای بيشتری برای ذخيره اطلاعات لازم داريم.

شيوه ها و ابزارهای رايج ذخيره اطلاعات، همگی در حال تغيير هستند تا با نيازهای ما تطبيق پيدا کنند.

گرچه حافظه های کامپيوتری فشرده تر شده‌اند و اطلاعات بيشتری را در خود جای داده‌اند، اما باز هم طراحان و سازندگان اين قطعات، راضی نيستند و از هم اکنون به فکر توليد نسل بعدی حافظه های کامپيوتر و حتی نسل بعد از آن هستند.

برای مثال، نسل تازه ديسکهای نوری که به تازگی به بازار عرضه شده‌اند، تا 25 گيگا بايت ظرفيت دارند، اما در همين حال، کارشناسان به دنبال يافتن جايگزينی هستند که ظرفيتی بيش از اين داشته باشد.

اين ديسکهای نوری، از ليزر آبی به جای قرمز استفاده می کنند و به همين دليل "بلو ری" ناميده می شوند. ليزر آبی دقيقتر از ليزر قرمز است و می تواند اطلاعات بيشتری را در جای کمتری ذخيره کند.

دکتر پيتر توروک از ايمپريال کالج لندن می گويد: "ديسکهای بلو ری، نسل بعدی حافظه های کامپيوتری، پس از ظهور دی وی دی هستند. اين ديسکها قادر خواهند بود در هر لايه 25 گيگا بايت اطلاعات را ذخيره کنند."

اما او حتی اين ميزان را کافی نمی داند: "ما می خواهيم اين ظرفيت را به پنج برابر افزايش دهيم."

اشتهای ما برای حافظه های کامپيوتری، واقعا سيری ناپذير است.

کوچک، زيباست

داده ها و اطلاعات کامپيوتری در قالب رشته هايی از صفر و يک ذخيره می شوند. اين "صفر و يک"ها يا داده های ديجيتال به صورت برجستگی‌هايی بر روی سطح ديسک نقش می بندند که اشعه ليزر را باز می تابند.

هر نقطه‌ای که برجسته باشد و اشعه را منعکس کند، دارای ارزش "يک" و اگر فاقد برجستگی باشد و اشعه را بازنگرداند دارای ارزش "صفر" خواهد بود. به اين ترتيب، هر نقطه از سطح ديسک می تواند حاوی يک بيت داده باشد.

اما ديسک خوانی که دکتر توروک طراحی کرده است نه تنها بازتاب اشعه ليزر را دريافت می کند بلکه زاويه تابش اين اشعه را هم اندازه می‌گيرد. اکنون، به جای استفاده از يک و صفر، هر برجستگی بر روی سطح ديسک می تواند اطلاعات بيشتری را ذخيره کند.

به اين ترتيب می توان از سطح ديسک، استفاده بيشتری برد و فضای کمتری را برای ذخيره اطلاعات بيشتری صرف کرد.

اين نکته از آنجا اهميت دارد که امروزه در دنيای تکنولوژی، "کوچک" جای "بزرگ" را می گيرد و رقابت اصلی در مهندسی بر سر اين است که چگونه همه چيز را در فضای بسيار تنگی گنجاند.

آدريان مارس، آينده شناس، که در زمينه ترسيم آينده جهان مطالعه می کند، می گويد: "هدف غايی بشريت رسيدن به همان سطح تکاملی است که در بدن انسان ديده می شود؛ جايی که هر مولکول به تنهايی کارکرد محسوسی را انجام می دهد."

او به همين دليل، روش تازه شرکت هيولت پاکارد را برای استفاده از مولکولهای جداگانه و منفرد در ذخيره اطلاعات، "گام بزرگی به پيش" توصيف می کند.

"هيولت پاکارد در تقاطع ميان دو سيم، توانسته مولکولهايی را جای دهد که تقريبا جداگانه و منفرد هستند. در اين تقاطع، حدود هزار مولکول جای گرفته‌اند. اين مولکولها به جريان الکتريکی که از يک سيم به سيم ديگر منتقل می شود، واکنش نشان می دهند و می توانند موقعيت خود را تغيير دهند."

'توان خارق العاده'

به کار بردن مولکولهای منفرد به مثابه بيتهای داده در مقياس نانو، هنوز در مرحله آزمايشی است.

اما طراحان مطمئن هستند که در آينده نه چندان دور قادر خواهند بود ابزارهای بسيار کوچک برای ذخيره سازی اطلاعات در مقياس نانو را در دسترس ما قرار دهند.

يکی از چنين شيوه هايی که طراحی و توليد آن به تازگی آغاز شده، پروژه "ميلی پيد" ناميده می شود.

دکتر ديويد واتسن از آی بی ام می گويد: "در تکنولوژی ميلی پيد، سوزنهای بسيار ريز در هشتاد رديف هشتاد تايی، يک شبکه تشکيل می دهند تا حفره های بسيار ريزی را بر سطحی که از جنس پليمر است ايجاد کنند."

به گفته دکتر واتسن، اين تکنولوژی قابليت خواندن و نوشتن اطلاعات را داراست؛ صفحه پليمری، انعطاف پذير است بنابراين می توانيد حفره‌ای را ايجاد کنيد تا حاوی ارزش "يک" شود يا آنکه آن را دوباره به سرجای خود برگردانيد تا به ارزش "صفر" بازگردد.

به گفته او، اين تکنولوژی پتانسيل خارق العاده ای برای ذخيره اطلاعات ايجاد می کند.

اين محقق می گويد: "يک دستگاه ميلی پيد، به تنهايی می تواند اطلاعاتی معادل ششصد هزار عکس ديجيتال را در سطحی به اندازه يک تمبر پستی ذخيره کند."

ابعاد تازه

در بسياری از شيوه های کنونی، اطلاعات به صورت خطی و بر روی يک باريکه طولانی ذخيره می شود؛ مانند حلقه نوار يا خطوط مارپيچی که روی سی دی وجود دارند.

اين شيوه های ذخيره سازی اطلاعات، کاملا يک بعدی هستند.

بعضی از شيوه های ديگر، مانند حافظه های فلش و ميلی پيد که به زودی عرضه می شود، داده ها را روی يک سطح دوبعدی ذخيره می کنند.

پروژه های ديگری که در حال ساخت و طراحی هستند، از اين هم پيشتر می روند و داده‌ها را به صورت سه بعدی ذخيره می کنند.

بيست سال پيش هولوگرام ها يا تصاوير سه بعدی محبوب شدند و رواج فراوانی يافتند؛ عکس های سه بعدی درون تصويری ذخيره می شدند که ظاهری دوبعدی داشت.

اکنون به نظر می رسد که اطلاعات و داده ها نيز می توانند به شيوه مشابهی ذخيره شوند.

آدريان مارس می گويد: "ذخيره سازی سه بعدی اساسا بر مبنای نگارش تصاوير يا هولوگرامها بر مکعبی با ابعاد يک حبه قند است. هدف اين است که بتوانيم اطلاعاتی با حجم دست کم يک ترابايت (هزار گيگا بايت) را بر هر حبه قند ذخيره کرد."

پيش از آنکه واژه "حبه قند" باعث سردرگمی و اشتباه شود، او توضيح می دهد: "روشن است که اين قطعات از قند و شکر ساخته نشده اند! تاکنون در آزمايشها از موادی مانند پليمر يا کريستالهای ويژه ای استفاده شده که به نور حساس هستند."

امروزه، دست بردن در ساختارهای کريستالی به طرز حيرت آوری آسان تر شده است.

البته اين تکنولوژی های تازه و نوظهور، هنوز با موانعی روبرو هستند و همه آنها به بازار راه نخواهند يافت.

اما يک چيز، قطعی است: ما هميشه به ظرفيت بيشتری برای ذخيره اطلاعات نيازمند خواهيم بود و در آينده ابزارهايی را برای ذخيره سازی به کار می بريم که امروز در تصورمان هم نمی گنجد.