Ezer gigabyte egy CD-méretű lemezen

Az információ hatalom, adatból pedig napjainkban nincs hiány: hihetetlen mennyiségű informatikai "szemetet" termel az emberiség. A Föld hatmilliárdnyi lakójára levetítve körülbelül 800 Mbyte-nyi adatot hozunk létre fejenként és évente. Az információ mennyisége ráadásul folyamatosan nő, egyes elemzések szerint minden egyes évben további 30 százalékkal több adat eltárolását kellene megoldanunk. Ha adattárolásról, archiválásról beszélünk, először rendszerint az írható CD-k és DVD-lemezek jutnak eszünkbe.

A jelenleg elterjedt optikai tárolólemezek 640 Mbyte (CD) és 4,7 Gbyte (DVD) közötti mennyiségű adatot képesek eltárolni a lemez egyetlen rétegén, de még a Sony által fejlesztett, kék lézeren, Blu-Ray formátumon alapuló, már Európában is elérhető Professional Disc-je is csak 23-25 Gbyte-ot rögzíthet az ugyanekkora, 12 cm-es átmérőjű tárolóterületre.

A rétegek számának növelésével tovább emelhető a lemez kapacitása, jelenleg azonban csak maximum két réteg használata megoldott és kifizetődő egyetlen oldalon, így a ma elérhető maximális kapacitás a Professional Discet alapul véve lemezenként 100 Gbyte lehet. A fejlődés persze nem állhat meg, de a miniatürizálás fizikai korlátai sem léphetők át: újabb koncepciókat alkalmazó megoldások kifejlesztésére van szükség.

A kapacitás növekedése

A londoni Imperial College kutatói egy valóban új oldalról megközelített adattárolási megoldás elméletét mutatták be az elmúlt héten Tajvanon, a Data Storage Conference 2004 rendezvényen. Mint tudjuk, a Blu-Ray lemezek adatsűrűségét a lézer hullámhosszának csökkentésével, így a lemezre fókuszált lézersugár méretének csökkentésével, az adatokat hordozó pitek, bemélyedések számának növelésével lehetett megtöbbszörözni. Egyszerűen megfogalmazva fizikailag több adat fér az optikai lemezre ezzel a módszerrel.

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

[oldal:MODS, avagy Multiplexed Optical Data Storage]

A MODS-ot kifejlesztő kutatók a pitről polarizáltan visszaverődő fényt hívták segítségül a feladat megoldásához. A fény ugyanis nem egyetlen szögben verődik vissza a lemezen található mélyedésről, hanem viszonylag nagy területen szóródik szét. A mai optikai fejek már képesek ezt a viszonylag nagy területre szétszóródott fényt felfogni, és értékelhető adatokat szolgáltatni belőlük.

A visszaverődő fényből nem csak logikai igen vagy nem képezhető

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

Az Imperial College kutatói még a fejlesztés korai fázisánál tartanak, az azonban már most is látható, hogy a technológiának egyéb előnyei is lehetnek. Egy az egyben megoldja ugyanis a másolásvédelem kérdését is, hiszen ilyen lemezeket a jelenlegi írási technológiákkal létrehozni lehetetlen vállalkozásnak tűnik.

"Évekkel ezelőtt jutott eszünkbe a lemez ötlete, de nem volt rá alkalmunk, hogy bebizonyítsuk, hogy működhet" -- mondta Török Péter, a londoni Imperial College kutatója. "A bizonyításhoz ki kellett fejleszteni egy pontosabb metódust, mely kiszámítja a visszaverődött fény tulajdonságait. Elemzések és számítások segítségével létre tudtunk hozni egy modellt, mely a becslésnél lényegesen pontosabban határozza meg a lemez felületéről visszaverődött fény jellemzőit" -- tette hozzá.

A londoni intézet kutatói szerint -- a támogatásoktól függően -- legkorábban 5-10 éven belül válhat valósággá az általuk megálmodott technológia. A MODS főként a jelenlegi CD- és DVD-méretű lemezeknél kisebb méretű termékeknél hozhat igazi áttörést, megtöbbszörözheti az apró optikai tárolók kapacitását, illetve lényegesen kisebb méretben képes hasonló tárolóterületet biztosítani.

Török Péter

A Multiplexed Optical Data Storage rendszer kifejlesztésében magyar kutató is részt vesz, lapunk kérdéseire Török Péter, a londoni Imperial College kutatója válaszolt. A műszaki, orvos- és természettudománnyal foglalkozó főiskola a Londoni Egyetem független kara. Török Péter 2002 óta az intézet adjunktusa. Fizikatudomány doktori címét 1994-ben szerezte az Eötvös Loránd Tudományegyetemen, természettudományból pedig az Oxfordi Egyetemen doktorált. A doktorátus után kutatómunkatársként dolgozott a Cambridge-i Egyetemen is.

HWSW: Kik állnak a technológia mögött, kik támogatják a MODS fejlesztését?

Török Péter: A kutatás egy FP5 európai program keretében történt, amiben 5 egyetem es 2 ipari cég vett részt. A konkrét megoldást egy brit, három svájci és egy görög kutatóval együtt, összesen hatan szabadalmaztattuk.

[oldal:Kérdések és válaszok]

HWSW: A MODS alapvető leírása csupán az adatok visszanyerését fejti ki, az adatok írását, az adatokat hordozó pitek megfelelő kialakítását azonban nem. Vajon megoldható-e az írható lemezek kifejlesztése, avagy a technológia a préseléses technológiával készülő, csupán olvasható lemezekre korlátozódik?

Török Péter: Egyelőre csak olvasható megoldást keresünk, részben szándékosan. A másolásvédelem, jogvédelem egy fontos probléma, a nehezen másolható megoldások érdekesek és fontosak a filmipar számára. Hosszabb távon szeretnénk írható változatot is kifejleszteni.

HWSW: Az adatok visszanyeréséhez alkalmazott komplex számítások, feladatok végrehajtására alkalmasak lesznek-e valaha a manapság használt jelfeldolgozó processzorok, nem kerékkötője-e ez a technológiának?

Török Péter: Nem. Ezek nem bonyolultabbak, mint a jelenlegi CD - vagy DVD-rendszerekben található megoldások.

HWSW: Mennyire lehet versenyképes ez a fény polaritásán és egyéb jellemzőin alapuló technológia a feltörekvő adattároló megoldásokhoz, például a holografikus tároláshoz képest, melynek mint tudjuk már létezik működő prototípusa?

Török Péter: Úgy hiszem, hogy ahány szakembert megkérdez ezzel kapcsolatban, annyi különféle választ fog kapni. A holografikus adattárolás egyelőre csupán 100 Gbyte tárolását tudja kísérletileg bizonyítani. Nem látom egyelőre megoldottnak a holografikus adathordozó olcsó tömeggyártását abban az esetben, amikor az információ az adathordozóra már a gyártáskor rákerül.

Nem szabad elfeledni, hogy keménylemezek lényegesen több információt tudnak tárolni, mint az optikai tárolók, azonban nem alkalmasak arra, hogy az információ nagy volumenben, előregyártva és olcsón juthasson el a fogyasztóhoz. Szakértők szerint Hollywood 2005 és 2006 között fog először olyan BD-rendszeren alapuló lemezeket használni amelynek az a célja, hogy eljusson egy átlagos háztartásba. Bár a szakma a BD rendszert már elfogadta, mint a következő generáció, Tajvan például egy ezzel konkurrens rendszert fejlesztett ki (FVD).

HWSW: A MODS adhat-e újabb esélyt a jelenleg használt optikai tárolóeszközöknek, a CD-nek és DVD-nek, hiszen ezek a már jól bevált technológiák esetleg költséghatékonyabb megvalósítást tesznek lehetővé, avagy a lehetőség csupán elméleti?

Török Péter: Igen. A MODS visszafelé kompatibilis, azaz, akár egy CD- vagy egy DVD-lemez is olvasható lehet egy MODS-lejátszóban. Nem hiszem, hogy bármelyikünk szívesen válna meg a féltve őrzött CD- vagy DVD-gyűjteményétől, csak azért, mert egy új rendszert vezettek be.

HWSW: Mikorra várható az első működő prototípusok megjelenése?

Török Péter: Ez attól függ, hogy mennyi kutatástámogatást tudunk szerezni. Optimista becslésem szerint kellő anyagi források megléte esetén az első prototípust 2008 körül mutathatjuk be.

HWSW: Köszönjük, hogy válaszolt kérdéseinkre.

Szólj hozzá a fórumban!