Heute wird traditionell der Backup-Tag gefeiert. Aber eines Tages wird er verschwinden. Bis dahin werden alle Informationen bis zum letzten Byte automatisch gesichert. Vielleicht ändern sich dann auch die Sicherungsmethoden. Bisher sind wir nur auf dem Weg in diese glänzende Zukunft und machen alle möglichen Ansätze für ihren Fortschritt: Vor kurzem haben wir Icebox und Hotbox basierend auf Cloud for Business eingeführt. Icebox ist ein Speicher für kalte Daten (Backups, Protokolle und andere selten verwendete, aber wertvolle Dinge). Und ja, es gibt WebDAV. Hotbox ist ein Hot-Data-Speicher (ähnlich wie Amazon S3). Er wurde für Benutzer entwickelt, die nicht nur große Datenmengen speichern, sondern diese auch häufig anfordern müssen.
Informationsspeichertechnologien haben in der Entwicklung nicht aufgehört - wir warten auf ungewöhnliche Speicher, die derzeit in wissenschaftlichen Labors erstellt werden. Die Wolken verschwinden nicht, nur die Informationen werden auf völlig anderen Medien gespeichert.
DNA-Eintrag
Forscher des Labors für molekulare Informationssysteme haben 200 Megabyte Daten in DNA gespeichert - ein neuer Rekord!
Computerdaten können in den Kern des Lebens selbst verschoben werden - in die DNA. DNA-Moleküle können möglicherweise das gesamte Volumen globaler digitaler Informationen - jetzt sind es 1,1 Zettabyte (10 21 ) Daten - in etwa 9 Litern Lösung für Jahrtausende speichern.
In der Natur tragen DNA-Moleküle genetische Anweisungen, die die Funktion lebender Organismen steuern. Die Kapazität der DNA ist im Vergleich zu den fortschrittlichsten elektronischen Speichersystemen erstaunlich. Die in Exabyte-Daten in DNA codierten Informationen können theoretisch in der Menge gespeichert werden, die ein Sandkorn einnimmt.
Die Experimente, die 2013 und 2012 in Harvard von Wissenschaftlern des Europäischen Instituts für Bioinformatik in Hinkston (England) durchgeführt wurden, haben gezeigt, dass Sie Datendateien in DNA speichern und die Informationen dann in digitaler Form lesen können. Basierend auf dieser Arbeit konnten Forschungsteams der University of Illinois und der University of Washington vier kleine Bilddateien speichern und diese dann mithilfe einer speziellen Dateikennung wiederherstellen.
Hongkonger Biologen gelang es, synthetische DNA mit mehreren Kilobyte verschlüsselter Information in die E. coli- Bakterienzelle zu injizieren. Zum Speichern von Daten wurde ein quadratisches Zahlensystem entsprechend der Anzahl der Nukleotide verwendet. Daten (Text) wurden in ein quaternäres System übersetzt und dann durch eine Kette von Nukleotiden "verschlüsselt".
Seitdem sind die DNA-Kapazitätsindikatoren aufgrund einer Änderung des Ansatzes ständig gestiegen: Anstelle einer lebenden Zelle wurde ein synthetisch erzeugtes Molekül und anstelle des quaternären Systems ein binäres System verwendet.
DNA ist ein großartiges Medium für die Langzeitlagerung. Wenn es in den ersten Experimenten notwendig war, Kälte und Trockenheit aufrechtzuerhalten, konnten in nachfolgenden Experimenten Informationen bei Raumtemperatur gespeichert werden. Und wenn Sie einer Quarzkugel DNA hinzufügen und bei -18 ° C lagern, werden die Informationen für Millionen von Jahren gespeichert.
Warum bauen sie gerade keine Rechenzentren mit Petrischalen? Geräte für die Arbeit mit DNA sind unerschwinglich teuer (die Kosten für die Codierung von Informationen in DNA werden auf etwa 12.400 USD pro Megabyte geschätzt, die Kosten für das Lesen betragen 220 USD pro 1 Megabyte), aber die Kosten für die Sequenzierung oder das „Lesen“ des genetischen Codes fallen schneller als die Kosten für den Computerspeicher. und die synthetische DNA-Technologie entwickelt sich weiter. Ein weiteres wichtiges Problem wurde jedoch nicht gelöst: Das Schreiben und Lesen von Informationen dauert mehrere Stunden.
Quarzglas
DNA mit Quarz bietet eine erstaunliche Langlebigkeit der aufgezeichneten Informationen. Quarz ist eine erstaunliche Substanz für sich und bietet Datenschutz und Speicherung ohne die Hilfe von Nukleotidexperimenten. Eine Quarzglasscheibe, die die Größe einer CD-ROM nicht überschreitet, kann möglicherweise mehrere hundert Terabyte an Informationen aufnehmen, hält Temperaturen von bis zu 1000 ° C stand und ist nahezu unbegrenzt haltbar (etwa 300 Millionen Jahre). Wissenschaftler der University of Southampton konnten Informationen in Quarzglas analog zu einer CD-ROM erfolgreich aufzeichnen und lesen und so Punkte (Vertiefungen) auf der Oberfläche des Glases erzeugen.
Hitachi entwickelt eine Technologie zur Erzeugung von 50 doppelseitigen Schichten in einem Glas mit einem Femtosekundenlaser, wobei der Fokus sehr schnell auf verschiedene Schichten geändert wird. Gleichzeitig arbeiten Western Digital und Seagate an Discs, die die Technologie der thermounterstützten magnetischen Aufzeichnung verwenden und magnetisches Lesen und magnetooptische Aufzeichnung kombinieren, mit der 3,5-Zoll-Discs mit einer Kapazität von bis zu 60 TB erstellt werden können.
Datenspeicherung in Neuronen
Schauen Sie sich doch einmal das von der Natur selbst geschaffene Speichergerät an. Unser Gehirn ist das erste langfristige „Gerät“ zum Speichern von Informationen - zumindest wissen wir sicher, dass es funktioniert. Wenn wir also die Arbeit des Gehirns wiederholen, können wir Informationen mit einer ähnlichen Technik aufzeichnen.
Das menschliche Gehirn besteht aus ungefähr 100 Milliarden Neuronen. Ein Neuron verbindet sich über ungefähr 1000 Verbindungen oder Synapsen mit anderen Neuronen, sodass es im menschlichen Gehirn ungefähr 100 Billionen Verbindungen gibt, die im Grunde genommen die Aufgabe haben, Daten zu speichern. Wissenschaftler schlagen vor, dass das menschliche Gehirn mit nur 20 Watt Dauerleistung bis zu 1 Petabyte Daten speichern kann. Tatsächlich können wir diesen riesigen Speicher nicht effektiv nutzen, da das Gehirn ständig damit beschäftigt ist, die grundlegenden motorischen Funktionen auszuführen, die unser Körper benötigt, um am Leben zu bleiben.
Neurowissenschaftler haben gelernt, auf ein Netzwerk von Neuronen einzuwirken und sie zu zwingen, unter dem Einfluss von elektrischen Punktimpulsen einen bestimmten Zustand einzunehmen. Wissenschaftler der Universität Tel Aviv verwendeten Picrotoxin (einen aktiven Stimulator des Zentralnervensystems), um Muster in einem lebenden Netzwerk von Neuronen zu erfassen.
Neuronen werden zum Zeitpunkt der Bildung angenehmer Erinnerungen aktiviert
Um kollaborative Gruppen von Neuronen zu bilden, deren Funktion die Grundlage für Lernprozesse ist, verwendete eine andere Gruppe von Wissenschaftlern die Optogenetik-Technologie , mit der Sie zufällig Populationen von Nervenzellen aktivieren können, indem Sie das Gehirn mit Licht einer bestimmten Welle bestrahlen.
Durch wiederholte künstliche Aktivierung neuronaler Gruppen können Sie stabile Gruppen von Zellen erstellen, die das Hauptspeicher bilden. Mit den Methoden der Optogenetik konnten künstliche Erinnerungen im Gehirn aufgezeichnet werden.
Es klingt absurd. Gas versucht immer, aus jedem Behälter zu entweichen, in dem es gespeichert ist, und die Moleküle verhalten sich zufällig und bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit. Geschwindigkeit, Temperatur, Druck und Volumen bleiben im Gas nicht unverändert, daher können diese Parameter nicht zur Aufzeichnung von Informationen verwendet werden.
Informationen können jedoch durch ein Gemisch verschiedener Gase übertragen werden. Unser Geruchssinn ist bereits ein Prozess des Lesens von Informationen, mit dem wir viele verschiedene organische Verbindungen nachweisen können. Hunde nutzen Gerüche als universelle Datenquelle über die Welt um sie herum.
Früher konnte eine Person nur etwa 10.000 verschiedene Geschmacksrichtungen unterscheiden, während Hunde einen 1000-10.000-mal empfindlicheren Geruchssinn haben. Eine Gruppe von Forschern der Rockefeller University behauptet jedoch, dass die menschliche Nase wirklich in der Lage ist, etwa eine Billion verschiedener Geschmacksrichtungen zu unterscheiden. Und dies ist wahrscheinlich nur die Untergrenze der potenziellen Anzahl von Geruchsmustern, die Menschen unterscheiden können.
Da das menschliche Riechsystem anderen Gefühlen in der Anzahl der verschiedenen Reize, die es unterscheiden kann, weit überlegen ist, kann es (oder ein digitales Analogon) zum Lesen verschiedener Informationen verwendet werden. Die Gaszusammensetzung kann verwendet werden, um einen bestimmten Datentyp zu verschlüsseln. Die Reaktion zwischen Gasen ist auch ein vorhersehbarer Faktor, um Informationen auf ihrer Basis zu übertragen oder zu speichern.
Das Markieren der aromatischen Zusammensetzung ermöglicht die Verwendung von Gerüchen zur Übermittlung von Informationen: Flüchtige Chemikalien erzeugen verschiedene Arten von Gerüchen, denen jeweils ein digitales Datenetikett zugewiesen werden kann.
Lagerung überall
Rastertunnelmikroskop
Früher lag die Zukunft des Computerspeichers in der holographischen Technologie, die digitale Daten mit hoher Dichte in Kristallen speichert. Vielversprechende Studien mit dem Elektronen- und Atomkern zeigen jedoch die grundsätzliche Möglichkeit, Informationen in nahezu jedem Objekt zu speichern.
Jetzt "belegt" ein Bit in gewöhnlichen Festplatten eine Million Atome. In dem neuen System war es möglich, aus einem Atom einer Substanz (Holmium) einen stabilen Magneten zu erzeugen und zwei dieser Magnete in eine „Festplatte“ umzuwandeln, auf der zwei Informationsbits gespeichert werden können. Theoretisch können nur 456 Exabyte Daten in einem Gramm Holmium gespeichert werden.
In dem Experiment wurden Holmiumatome auf einem Substrat aus Magnesiumoxid bei einer Temperatur von -268 Grad Celsius verwendet. Wissenschaftler änderten die Richtung des Magnetfelds mithilfe eines elektrischen Impulses eines Rastertunnelmikroskops. Wissenschaftler konnten die Daten mit demselben Mikroskop lesen. Mit dieser Methode können Sie die Aufnahmedichte theoretisch tausendfach erhöhen.
Auferstehung alter Technologien
Sie können die alte Technologie jederzeit verbessern und diesen Vorgang immer wieder wiederholen. Seit Mitte der neunziger Jahre stirbt das Magnetband ab und wird allmählich durch Festplatten und Solid-State-Laufwerke ersetzt. Ein sperriges Klebeband mit vielen zerbrechlichen beweglichen Teilen zum Zurückspulen konnte nur zu Staub zerfallen ... Aber sie starb nicht. Es stellte sich heraus, dass Sie mit dem Band Daten billiger speichern können als mit SSD und HDD. Und mit einer bestimmten Überarbeitung durch eine Datei kann sie modernen Standards der Informationsspeicherung entsprechen.
Bereits 2013 gelang es IBM zusammen mit Fujifilm, 220 TB pro Bandspule aufzunehmen. Die Bänder wurden jedoch erstmals 1952 verwendet. Die Technologie eignet sich für Daten, die keine hohe Geschwindigkeit erfordern. Um die Zuverlässigkeit zu erhöhen, verwendeten die Forscher moderne Servosteuerungssysteme, mit denen der Magnetkopf innerhalb von 6 Nanometern bewegt werden kann, und verbesserten auch den Signalverarbeitungs- und Fehlerkorrekturalgorithmus.
Vielleicht wird eine der im heutigen Material vorgeschlagenen Technologien zum De-facto-Standard. Es ist auch wahrscheinlich, dass es unmöglich ist, alle Bereiche der Entwicklung zu berücksichtigen, und in einigen Jahren wird eine unerwartete Idee auftauchen, die unsere Ideen zur Arbeit mit Datensicherungen umkehren wird. In allen Fällen werden futuristische Methoden zur Aufbewahrung von Informationen die Welt sehr bald verändern.