Datové technologie budoucnosti

Zálohovací technologie zítřka


Staré technologie vs. vizionářské trendy

Stále ještě převládající magnetické ukládání dat není tak spolehlivé, jak by se mohlo na první pohled zdát. Často je nutné používat redundantní způsoby ukládání souborů, abychom se jistili před případnými problémy. Podobně ani optické DVD a Blu-ray disky neposkytují potřebnou míru spolehlivosti. Kudy z toho ven?
V blízké budoucnosti pravděpodobně poskytne uspokojivé řešení trojrozměrné ukládání dat. 3D ukládání dat se zmiňuje velmi často, přičemž se v této souvislosti obvykle zdůrazňuje, že dvojrozměrné ukládání dat má svá omezení, že je třeba využít třetího rozměru. Cestou k tomu jsou samozřejmě optické technologie, zejména holografické ukládání dat a jejich čtení laserem.

I. Holografické ukládání dat

Holografie a hologramy jsou jedním ze symbolů budoucnosti, respektive čehokoli moderního. Ne nadarmo se mnohé sci-fi filmy neobejdou bez holografických videoprojekcí, map i ovládacích systémů. Holografie ovšem nemusí sloužit jen k tvorbě ozdobných předmětů, ochranných prvků a ve zdravotnictví, lze ji využít i pro ukládání digitálních dat.
Technologie holografického záznamu a čtení dat je poměrně složitá, v zásadě však znamená, že jsou použity dva lasery různých vlnových délek (například jeden červený/zelený, druhý modrý), které zaznamenávají/čtou data uložená nikoli na povrchu optického média, ale v přímo v něm.
Při záznamu je potřeba použít dva laserové paprsky, ty se pak v určeném místě v médiu střetnou a tím vytvoří trojrozměrný obraz zaznamenaných dat v podobě světlých a tmavých pixelů, tedy bodů, které již představují klasické jedničky a nuly binárního kódu. Holografické disky sice nepatří k nejrychlejším technologiím, na druhou stranu poskytují větší spolehlivost než technologie magnetického záznamu i než současné dvourozměrné optické disky.
3D holografický záznam byl vyvíjen hlavně s úmyslem najít nástupce modrolaserových DVD, tedy Blu-ray a HD DVD. Celý boj mezi konkurenčními formáty však zdržel samotný nástup nové generace optických disků, takže se potřeba výkonnějších optik oddálila, navíc i její vývoj provázejí obtíže. Jakkoli není použití holografických disků aktuální v oblasti filmu, je více než potřebné při zálohování běžných dat. Zatím jediné komerčně prodávané zařízení vyrábí společnost InPhase Technologies a jmenuje se Tapestry. Tato společnost na jeho vývoji a prodeji spolupracuje s Hitachi Maxell. Její výrobek se jasně zaměřuje na movité zákazníky, bažící po uložení velkého objemu dat, tyto disky nemíří například směrem k HD videu pro domácnosti.
Záznamová média jsou podobná DVD diskům, mají ovšem o jeden centimetr větší průměr a jsou 3,5?mm silná. Pro snazší manipulaci jsou disky ukládány do plastových boxů, v nichž se zasouvají i do čtecí jednotky. Takto se kdysi zacházelo i s optickými disky, když byla celá technologie CD příliš drahá a mohl si ji dovolit jen málokdo.
Ono ani Tapestry není levné, uvádí se, že samotná optická mechanika stojí přibližně 18 000 amerických dolarů, tedy bezmála 300 000 korun. Tuto nevýhodu kompenzuje vysoká kapacita jednoho média, která je prozatím 300 GB, ale výrobce usilovně pracuje na jejím rozvoji a doufá, že ještě před koncem letošního roku ji navýší na 800 GB s tím, že do konce desetiletí by to mělo být 1,8 TB. Cena 300GB média činí přibližně 100 dolarů. Rychlost je u současných disků 20 MB/s, nicméně InPhase slibuje, že u 800GB disků už to bude 80 MB/s.Takto drahé zařízení si zatím může dovolit málokdo, k zákazníkům se tak řadí zejména velké společnosti, které potřebují uložit/zálohovat velké množství dat, budovat skutečné elektronické knihovny.
Konkurencí holografického záznamu je HVD, čili Holographic Versatile Disc, který vyvíjí HSD Forum sdružující řadu firem. Ten slibuje uložit na jeden optický disk až 3,9 TB dat při přenosové rychlosti 128 MB/s, zaměřen má být hlavně na filmy ve velmi vysokém rozlišení. Filmová studia například doufají, že by na HVD mohli ukládat své filmy a nahradit tím velké a neskladné staré filmové pásky. Zatím se však HVD na trh nedostal, vývoj pronásledují technické obtíže. Tento disk používá ke čtení dva laserové paprsky. Výkonný zelený (či modrý), který data čte i ukládá, a slabší červený, který prochází samotnou polymerovou vrstvou určenou pro holografický záznam a čte pomocná data ze spodní dvourozměrné vrstvy disku. Jeho funkcí je rovněž zjišťovat umístění disku vzhledem k zelenému laseru.
Na laserovém ukládání dat intenzivně pracují i další firmy, například Sony slíbila vydat svůj systém již loni, nicméně zatím nic. Není se co divit, po vyčerpávajícím boji s HD DVD.
Do budoucna ovšem tato technologie skýtá hodně nadějí. Již se komerčně uplatňuje, navíc slibuje další rozvoj jak z hlediska kapacity, tak rychlosti.

II. Data a bílkoviny

Zatímco trojrozměrné holografické ukládání dat má již dobře našlápnuto k většímu tržnímu uplatnění, některé technologie se teprve rodí a není u nich jisté, že se skutečně dostanou do fáze praktického použití. Mezi takové patří ukládání dat pomocí biotechnologií.
Popravdě všechny zmínky o biotechnologiích a počítačích jsou sice vždy plné optimistických vizí, k čemu všemu by uplatnění té a té techniky mohlo vést, nicméně využitelné výsledky jsou obvykle v nedohlednu.
Jednou takovou je PCD, čili Protein-Coated Disc, disk s bílkovinným povrchem. Tato technologie se stále nachází ve stádiu výzkumu, nicméně slibuje uložení až 50 TB na jeden optický disk velikosti DVD. A to na jedné straně díky proteinovému povrchu vytvářenému speciální bakterií a na druhé straně použitím 3D holografického záznamu. První zmínky o PCD se objevily v roce 2006, od té doby jsou další zprávy kusé, nicméně je dost pravděpodobné, že speciální plastické hmoty vyvíjené biologicky si najdou své místo i ve výpočetní technice.
Druhá nedávno uveřejněná zpráva zase mluví o úspěšném pokusu japonských vědců, kterým se podařilo přimět speciální fluorescentní bílkovinu, aby na povrch sklíčka vyleptala určitou informaci v binárním kódu. Pomocí světla a chemikálií potom tuto informaci přečetli. Zatímco čtení tedy probíhalo velmi rychle, samotný zápis byl poměrně pomalý a je potřeba na něm ještě pracovat. Tato technika by mohla mít dvojí využití.
Za prvé jako operační paměť tam, kde není možné použít normální, na magnetické pole citlivé paměťové moduly. A za druhé pro dlouhodobé uložení dat, v tom případě je ale nutné data skladovat nejlépe při teplotě nižší než čtyři stupně celsia.

III. Až k atomu

Přes všechny optické a biotechnologické novinky je zřejmé, že ani v budoucnosti nebude magnetický záznam dat zavržen, přinejmenším ne v budoucnosti dohledné. Jde jen o to, zaznamenávat bity na stále menší a menší plochu, nejlépe až na velikost atomu.
A přesně toho se podařilo dosáhnout společnosti IBM, která již předvedla, že dokáže provádět některé základní počítačové funkce na jednotlivých atomech a molekulách. V budoucnu by tento pokrok mohl vést jak k procesorům velikosti zrnka pylu, tak k diskům se supervelkou hustotou zápisu. Je ovšem předčasné se radovat, protože komerční využití těchto objevů je ještě přinejmenším 10 let daleko.
Podrobněji se v případě IBM jedná o to, že výzkumníci v jejím kalifornském výzkumném centru přišli na způsob, jak měřit magnetickou anizotropii, což je vlastnost magnetického pole udávající jeho směr. Jak známo, data jsou v elektronice reprezentována elektrony, respektive ukládána na kovová média v podobě magnetických dat. Podobně by šlo ke zpracování dat využít přímo magnetických vlastností atomů.
Mnoho firem se v současnosti zaměřuje na nové materiály, s nimiž by se daly provádět operace na atomární a molekulární úrovni. Tyto operace však zatím fungují jen za specifických laboratorních podmínek, k práci a fotografování jednotlivých atomů například IBM používá ST mikroskop (Scanning Tunneling Microscope). Pro výrobu větších celků však nelze STM použít, je omezen pouze na pohyb s několika atomy. 8 0211/CZ o

Konkurencí holografického záznamu je HVD, čili Holographic Versatile Disc: ten slibuje na jeden optický disk uložit až 3,9 TB dat.Při holografickém záznamu je potřeba využít dva laserové paprsky, ty se v určeném místě v médiu střetnou a tím vytvoří trojrozměrný obraz zaznamenaných dat v podobě světlých a tmavých pixelů.